珠海格力电器 股份有限公司 ,广东省珠海市 519000
摘要：本文通过对压缩机过载条件进行分析，并在空调机组上进行实验测试，模拟高电流且冷凝侧散热不良导致压缩机因过热而过载。通过实验验证得出结论：压缩机过载前后的比较短的时间内环境温度与蒸发器管温的差值存在较大的突变，低开发成本的空调可依据此突变特性对压缩机过载进行判断，并在压缩机过载后，关闭压缩机，对压缩机进行保护，避免压缩机因频繁多次的过载最终导致压缩机烧毁的风险。
关键词：压缩机过载； 温差； 过热； 过流
压缩机是空调制冷循环系统的重要部件，其工作的安全性至关重要。在日益竞争的市场环境当中，低成本空调均是依靠压缩机自身的过载保护器作为保护的重要关卡[1-2]。在某些恶劣条件下，压缩机会因过热或者过流触发自身过载保护器动作，使其断电停机，待温度或电流恢复后再恢复启动。但过载保护器的保护次数有限，频繁过载保护很容易使保护器失效，若压缩机处于连续或多次过载的情况，则存在烧毁的风险[3]。实际上是可以通过压缩机过载时的环境温度与蒸发器管温的差值来判断压缩机是否过载[3]，若判断压缩机已过载，就关闭压缩机，对压缩机进行保护，本文针对此进行相关的试验验证及论证。
引起空调压缩机过载的因素主要有以下方面，空调整机供电电压过低时，整机的电流增大，或冷凝器脏堵、冷凝风机卡转或故障时，压缩机运转产生的热量不能通过冷凝器有效排出，致使压缩机绕组温度一直上升，当温度上升到过载保护器动作值时，触发压缩机过载停机。
本实验以一款有低温制冷功能的2000W制冷量的空调作为实验机型，采用国标要求187V低电压供电，模拟低电流对压缩机造成的影响。工况覆盖低温，中温，高温，分别进行实验验证，工况稳定后，先稳定运行1小时，若压缩机未出现过载，将室外侧进风口堵上，模拟室外侧换热不良对压缩机造成的影响。堵风口后，一直运行至压缩机过载停机，实验结果如下。
整机电压 | 室内侧工况 （干球温度℃/湿球温度℃） | 室外侧工况 （干球温度℃/湿球温度℃） | 实验结果 |
187V | 21℃/- | -15℃/- | 未出现压缩机过载 |
-10℃/- | 未出现压缩机过载 | ||
18℃/- | 出现压缩机过载 | ||
35℃/- | 出现压缩机过载 | ||
55℃/- | 出现压缩机过载 | ||
187V | 35℃/- | -15℃/- | 未出现压缩机过载 |
-10℃/- | 未出现压缩机过载 | ||
18℃/- | 出现压缩机过载 | ||
35℃/- | 出现压缩机过载 | ||
55℃/- | 出现压缩机过载 | ||
187V | 50℃/- | -15℃/- | 未出现压缩机过载 |
-10℃/- | 未出现压缩机过载 | ||
18℃/- | 出现压缩机过载 | ||
35℃/- | 出现压缩机过载 | ||
55℃/- | 出现压缩机过载 |
由上面结果看出，室外环境温度比较低的情况下，即使将室外回风口堵上，外风机不转，冷凝器无强制对流，其散热效果依然比较好，压缩机并不会出现过载。随着室外环境温度的上升，压缩机及冷凝器散热效果变差，压缩机绕组温度逐渐升高，达到过载保护器跳开的温度，压缩机出现过载。
理论上来说，压缩机正常运行时，蒸发器管温低于环境温度。从正常运行到过载的过程中，压缩机绕组温度逐渐升高，蒸发器管温也逐渐升高，压缩机过载后一段时间，蒸发器管温恢复到与环境温度相当。环境温度与蒸发器管温的差值△T也随之变小，如下图所示。
实验机组在实验过程中接远程监控，监控软件每5s读取一组环境温度、蒸发器管温数据，读取的环境温度、蒸发器管温均为控制器实际值，与机组实际控制器检测情况完全一致，不存在实际偏差。在实验数据中提取出现压缩机过载工况的过载前30s及过载后75s的实验数据进行数据分析，观察压缩机过载前后△T值的变化是否与上述理论分析一致。定义压缩机在第0s时刻过载，为区分过载前和过载后，过载前30s的△T数值前增加“-”，过载后75s的△T数值正常表达，各个工况下过载前后的环境温度与蒸发器管温的差值△T数据及折线图如下。
室内工况 | 室外工况 | △T（℃） | 时间（s） | |||||||||||||||||||||
-30 | -25 | -20 | -15 | -10 | -5 | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 | |||
21℃/- | 18℃/- | △T | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | -2 | -4 | -6 | -6 | -6 | -6 | -5 | -5 | -4 | -3 | -3 | -2 | -2 | -2 | -1 |
35℃/- | △T | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 0 | -3 | -6 | -8 | -8 | -8 | -7 | -7 | -6 | -5 | -5 | -4 | -4 | -3 | -3 | -3 | |
55℃/- | △T | -4 | -4 | -4 | -4 | -4 | -4 | -7 | -9 | -10 | -11 | -11 | -10 | -9 | -9 | -8 | -7 | -7 | -6 | -5 | -5 | -4 | -4 | |
35℃/- | 18℃/- | △T | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 3 | 2 | -1 | -3 | -4 | -4 | -4 | -3 | -3 | -2 | -2 | -1 | -1 | -1 | 0 | 0 | 0 |
35℃/- | △T | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 0 | -3 | -4 | -5 | -5 | -5 | -5 | -4 | -4 | -3 | -3 | -3 | -2 | -2 | -2 | -2 | |
55℃/- | △T | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | -3 | -5 | -7 | -7 | -7 | -7 | -7 | -6 | -6 | -5 | -4 | -4 | -3 | -3 | -3 | -3 | |
50℃/- | 18℃/- | △T | 7 | 7 | 7 | 7 | 5 | 3 | 1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
35℃/- | △T | 5 | 5 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | -1 | -2 | -2 | -2 | -2 | -2 | -1 | -1 | -1 | -1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
55℃/- | △T | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 0 | -2 | -3 | -3 | -3 | -3 | -2 | -2 | -2 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | |
表一：各工况下压缩机过载前后△T数据
图一：温差折线图（室内工况21℃/-，室外工况18℃/-）
图二：温差折线图（室内工况21℃/-，室外工况35℃/-）
图三：温差折线图（室内工况21℃/-，室外工况55℃/-）
图四：温差折线图（室内工况35℃/-，室外工况18℃/-）
图五：温差折线图（室内工况35℃/-，室外工况35℃/-）
图六：温差折线图（室内工况35℃/-，室外工况55℃/-）
图七：温差折线图（室内工况50℃/-，室外工况18℃/-）
图八：温差折线图（室内工况50℃/-，室外工况35℃/-）
图九：温差折线图（室内工况50℃/-，室外工况55℃/-）
由以上9个折线图可以看出，无论是什么工况，压缩机过载前与过载后，环境温度与蒸发器管温的差值△T都会有一个突变。以此实验机组来说，突变时间25s-30s，突变值大于6℃。即在压缩机过载25s-30s后的△T值是最小的，过载前的△T值时最大的，也就是说△T过载前-△T过载后最小值＞6℃；压缩机过载后△T最小值均小于0，即△T过载后最小值＜0℃。以上所有工况压缩机过载前后呈现出的现象均一致，因此可以根据此实验结果作为压缩机过载的特性判断压缩机已过载，进而关闭压缩机，对压缩机进行保护。
室外环境温度比较低的情况下，即使将室外回风口堵上，外风机不转，冷凝器无强制对流，其散热效果依然比较好，压缩机并不会出现过载。
压缩机过载后，环境温度与蒸发器管温的差值△T会有一个突变，过载前的△T值是最大的，过载后经过一定的时间周期，△T值达到最小。压缩机过载后△T最小值小于0。可以根据此特性判断压缩机已过载，进而关闭压缩机，对压缩机进行保护，防止压缩机烧毁。
[1] 邵英.过载保护器对空调压缩机保护效果的实验分析. 家电科技 , 2010, 7:74-75.
[2]江华，王铭坤，熊硕 .空调整机的压缩机过载保护器的选型方法.家电科技,2013, 6:74-76.
[3] 应必业 ，陈伟 ，古汤汤，冷泠 .空调过载保护判断方法、装置和空调器. CN201910713731.3[P].2019-11-01.
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