封闭式制冷压缩机的内置电机分析

尽管敞开型压缩机具有轴封装置，但由于存在密封面，因此容易泄漏. 压缩机和电动机采用封闭结构，安装在壳体（或主体）中，二者使用同一主轴取消轴封装置. 由于电动机安装在壳体中，因此称为内置电动机. 封闭式压缩机的电机转子直接压入曲轴，定子铁心通过螺栓固定在主体上，半封闭式压缩机的定子压入主体并固定.

封闭式压缩机的内置电动机的工作条件不同于普通电动机，因此有一些特殊要求.

首先，对内置电动机的要求

除了满足普通电动机的基本技术条件外，封闭式压缩机的内置电动机还应满足以下要求:

1. 电机材料应具有良好的耐制冷剂，耐油性和耐热性. 在封闭式压缩机中，电动机处于与制冷剂和润滑油共存的条件下，而氟利昂制冷剂是聚合物材料. 它具有很强的侵蚀和溶解作用，在油的情况下更为严重. 因此，要求电机中的槽绝缘垫，定子连接线和端部引线套管等有机材料具有高温，高压. 在与制冷剂和润滑油共存的条件下，不得软化，膨胀，溶解或起泡. 会发生，它不应该被轻易氧化，也不容易与水相互作用以保持足够的绝缘能力. 通常，可以使用聚酯薄膜，聚酯束线带，聚酯套管等. 漆包线应满足不同制冷剂的要求. 通常使用聚乙烯甲醛树脂或由环氧树脂和聚氨酯等几种树脂合成的改性树脂.

由于在运行不同的冷却设备时内置电动机绕组的温度水平不同，因此它们的绝缘水平也不同. 国际上有五种绝缘等级，分别是A，E，B，F和H. 其运行绕组的温度极限为:

A级绝缘不超过105℃； E级绝缘不超过120℃； B级绝缘不超过130℃； F级绝缘不超过155℃； H级绝缘不超过175℃.

2. 应对压缩机负载变化具有良好的适应性. 在制冷压缩机中，电动机的负载随运行条件的变化而大大变化. 例如，从压缩机的启动到稳定运行，压缩机的工作条件改变，冷却负荷的突然增加或环境条件的改变. 由于结构上的限制，内置电动机必须体积小，重量轻，因此其转子惯性很小，并且不可能增加飞轮的惯性（像开式压缩机一样）. 过载能力强，能够适应负载变化.

3. 耐振动和耐冲击内置电动机在运行过程中会受到机械振动力的影响，启动和停止过程中的电磁力和惯性冲击载荷会导致定子绕组中导体之间的摩擦并损坏绝缘膜. 对于预防方法，除了牢固地绑扎电线外，还对输出功率大于1kW的电动机绕组进行清漆处理，以增强绕组强度.

4. 防止绕组温度过高压缩式制冷机，并设置过载保护器. 绝大多数封闭式制冷压缩机使用两极内置式电动机. 该电动机的结构紧凑，并且其散热表面小，因此电动机绕组的温度升高. 为此，除了增强冷却效果和使用耐热绝缘材料外，建议在外壳或绕组中间设置一个过载温度继电器以保护电动机.

图8-1一台2.2千瓦半封闭制冷压缩机

1－端子2－定子3－进气截止阀5－排气阀6－止回阀7－油路8－润滑油

第二，内置电动机的冷却

某些内置电动机通过低温抽吸冷却. 半封闭式制冷压缩机的低温吸入冷却电机如图8-1所示. 来自蒸发器的低温蒸气通过吸气截止阀流入电动机右侧的空间，然后从右向左穿过内置电动机，对其进行冷却并进入气缸. 电动机运行时产生的一部分热量被制冷剂吸收，另一部分通过压缩机壳体散发到大气中.

图8-2内置电动机的温度随负载变化

在具有内置电动机的吸入蒸汽冷却的封闭式压缩机中，电动机功率的配置与普通电动机的温度特性明显不同. 普通电动机的温度随着负载的增加而升高，并且其最大功率受电绝缘材料可承受的温度限制. 内置电机的绕组温度因运行条件的变化而有所不同，这是由于流过该电机进行冷却的蒸汽流所致. 例如: 在全封闭压缩机中，当蒸发温度从-40°C变为0°C时，制冷剂的质量流量增加10倍以上，而输入电功率仅增加1倍. 结果是，在负载增加之后，电动机得到了更好的冷却，绕组温度降低了（图8-2），这表明这种电动机的标称功率的确定与普通电动机不同. 因此，对于高温密封压缩机，由制冷剂冷却的内置电动机的标称功率通常比配置有相同冷却方式的开放式压缩机的普通电动机的标称功率小1/3至1/2. 容量.

用制冷剂冷却电动机具有上述优点，但是在制冷剂吸收热量后过热度增加，这对压缩机的冷却能力有害. 因此，某些封闭式压缩机的吸入制冷剂不会通过电动机. 此时，由电动机产生的热量通过壳体散发到大气中. 为了提高散热效果，在壳体上铸有肋条. 在有条件的情况下，请使用强制通风来尽可能地冷却机柜. 例如，在风冷冷凝器中，冷凝器使用的风扇不仅作用于冷却制冷剂，而且作用于机柜的冷却.

三相单相电动机启动

在各种压缩机中，根据启动过程中所需的启动扭矩大小和启动电流的限制，使用不同的启动方法.

图8-3 RSIR分相启动方法

1-主绕组2-辅助绕组3-电动机保护器4-线圈5-弹性臂

1. 电阻分相启动模式（RSIR）: 图8-3显示了RSIR分相启动模式. 启动电路由主绕组1，辅助绕组2和电流继电器组成. 电流继电器包含线圈4和弹性臂5（或配重）. 启动时，流经线圈4的电流很大，弹性臂5闭合，辅助绕组2工作，并且电动机旋转. 随着电动机速度的增加，主绕组1中的电流迅速下降，弹性臂5打开，辅助绕组停止工作.

RSIR启动模式的启动扭矩小，启动电流大，效率低，仅用于带毛细管的低功率冰箱.

图8-4电容启动方法

1 —主绕组2 —辅助绕组3 —启动电容器4 —启动继电器5 —电动机保护装置

2. 电容器启动模式（CSIR）: 电容器启动电路如图8-4所示. 启动时，辅助绕组2的电路已连接，电流流过启动继电器4和启动设备顶部的触点

3. 辅助绕组2和电动机保护装置5;另一个电流流过主绕组1和电动机保护装置5. 启动后，继电器顶部的触点断开，辅助绕组不再工作.

电容器起动方式的起动转矩比电阻分相起动方式的起动转矩大，起动电流小，结构相对简单，广泛用于300W以下的小型制冷装置.

图8-5电容器的工作模式

1-主绕组2-辅助绕组3-启动电容器4-电容器5-电动机保护器

3. 电容运行模式（PSC）: 在启动或运行期间，由电容驱动的电动机将同一电容器连接至辅助绕组电路（图8-5）. 该运行模式的电路中没有启动继电器，电容器主要根据电动机的额定工作条件进行配置. 电容式电动机的起动转矩很小压缩式制冷机，但是随着转速的增加，转矩会增加. 电容器电动机的效率高，其负载主要由主绕组承担，而辅助绕组仅承担很小的一部分，因此其过载负载能力较小. 当电容增加时，辅助绕组上的负载会增加，过载能力会有所增加. 但是，电容器的容量不应太大，否则在空载和轻载条件下，能量效率比将降低. PSC主要用于以较小的负载扭矩启动压缩机.

4. 电容器启动电容器模式（CSR）: CSR电路有两种类型: ①带PTC继电器； ②配有电压继电器.

图8-6带PTC继电器的电路

1-主绕组2-辅助绕组3-电动机保护装置4-工作电容器5-启动电容器6-PTC继电器

（1）带PTC继电器电路如图8-6所示.

启动时，普通电流流过启动电容器5，PTC继电器6，辅助绕组2和电动机保护装置3（在这种情况下，运行电容器4与启动电容器5并联连接） 另一个电流流过主绕组1和电动机保护装置3. 启动后，由于PTC继电器，启动电容器不再工作. 两个电容器在启动时同时作用，从而增加了启动扭矩. 在正常运行期间，只有运行中的电容器起作用，电动机才能以高功率因数运行，从而提高了效率，但电路更加复杂，成本也很高.

图8-7带电压继电器的CSR

1 –主绕组2 –辅助绕组3 –电动机保护装置4 –电压继电器5 –线圈6 –带触点的弹性臂

7－启动电容器8－放电电阻9－工作电容器

（2）使用带有电压继电器的CSR继电器，电路如图8-7所示.

在起动之前，电压继电器的两端都没有电压，并且带有触点的弹性臂6闭合. 起动时，最初由于低速，辅助绕组两端的电压尚未达到所需的值，因此弹性臂4仍处于闭合状态，起动电容器7起作用. 随着速度的增加，辅助绕组上的电压（即线圈5上的电压）上升，并且当速度接近额定值时，达到设定值，弹性臂会受到很大的吸力，接触点断开，并切断启动电容器. 电阻器8与启动电容器并联连接，并且在电容器的电路被切断之后，它通过电阻器8放电. 运行电容器9在启动时和正常操作期间均起作用.

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