无级变容量制冷系统制冷剂供液量调节范围宽,要求调节反应快,传统的节流机构(如热力膨胀阀)已不能胜任,这时需要使用电子膨胀阀。电子膨胀阀利用被调节参数产生的电信号,控制施加于膨胀阀上的电压或电流,进而达到调节供液量的目的。按照驱动方式的不同,电子膨胀阀可分为电磁式和电动式两类。
(一)电磁式电子膨胀阀
结构如图所示。它是依靠电磁线圈的磁力驱动针阀。电磁线圈通电前,针阀处于全开位置。通电后,受磁力作用,针阀的开度减小,开度减小的程度取决于施加在线圈上的控制电压。电压越高,开度越小,流经膨胀阀的制冷剂流量也越小。阀的开度随控制电压的变化如图所示。电磁式膨胀阀的结构简单,动作响应快,但是在制冷系统工作时,需要一直提供控制电压。
(二)电动式电子膨胀阀
电动式电子膨胀阀是依靠步进电机驱动针阀。分直动型和减速型两种。
(1)直动型
直动型电动式电子膨胀阀的结构如图a。该膨胀阀是用脉冲步进电机直接驱动针阀。当控制电路的脉冲电压按照一定的逻辑关系作用到电机定子的各相线圈上时,磁铁制成的电机转子受磁力矩作用产生旋转运动,通过螺纹的传递,使针阀上升或下降,调节阀的流量。直动型电子膨胀阀的工作特性如图b所示。直动型电动式电子膨胀阀驱动针阀的力矩直接来自定子线圈的磁力矩,限于电机尺寸,这个力矩较小。
(2)减速型
减速型电动式电子膨胀阀的结构如图a。阀内装有减速齿轮组。步进电机通过减速齿轮组将其磁力矩传递给针阀。减速齿轮组放大了磁力矩的作用,因而该步进电机易与不同规格的阀体配合,满足不同调节范围的需要。节流阀口径为φ1.6 mm的减速型电动式电子膨胀阀工作特性如图b。
采用电子膨胀阀进行蒸发器出口制冷剂过热度调节,可以通过设置在蒸发器出口和中部的两只温度传感器来采集过热度信号,采用反馈调节来控制膨胀阀的开度;也可以采用前馈+反馈复合调节,消除因蒸发器管壁与传感器热容千百万的过热度控制滞后,改善系统调节品质,在很宽的蒸发温度区域使过热度控制在目标范围内。除了蒸发器出口制冷剂过热度控制,通过指定的调节程序还可以将电子膨胀阀的控制功能扩展,如用于热泵机组除霜、压缩机排气温度控制等。此外,电子膨胀阀也可以根据制冷剂液位进行工作,所以除了用于干式蒸发器,还可用于满液式蒸发器。
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