CN111952937A - 一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，包括有集成电路板、控制面板、功率继电器、热过载继电器、压缩机和单相交流电源，集成电路板上分别安装有CPU芯片、电流互感器、开关量输出模块和信号输入端子；电流互感器、开关量输出模块和信号输入端子分别与CPU芯片电连接；单相交流电源的火线穿过电流互感器后依次与功率继电器、热过载继电器连接；开关量输出模块与功率继电器的线圈相连接。本发明采用热过载继电器对压缩机进行过载电流保护，采取通过电流互感器检测压缩机大电流值、小电流值，实现速断，彻底保护车载空调在高温、低温恶劣环境以及制冷系统漏氟空载运行下单相压缩机的安全。

Description

一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统

技术领域

本发明涉及车载空调控制系统领域，具体是一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统。

背景技术

执行运输、通讯、导航、探测等任务的车载、机载等载运装备的电子舱室、激光装置等，通常都有全天候、宽温区工作的需求，工作温区通常在10~60℃，具有热流密度大和热流量大的特点，必须使用人机环控设备为其提供合适的工作环境温度，以保障其安全、可靠、高效地工作。

对于1.5匹及以下的车载整体空调，往往选用运行可靠的单相压缩机，配以合适的制冷系统以及选用合适的制冷剂，确保压缩机在高温环境下能可靠工作。高温下，单项压缩机的工作电流接近额定电流的1.2~1.5倍，压缩机经常处于过载运行中，采用热过载继电器对压缩机进行过载保护；由于热过载继电器为机械动作元器件，通过双金属片发热变形，推动触点动作，动作需要一定时间，不能实现速断。对于在高温60℃以上工作的空调，在车载发电机负荷量大，供电线路细等各种原因情况下，电流甚至达到2倍以上，直至堵转，为保护压缩机，必须速断，因此，采取电流互感器检测压缩机大电流，CPU芯片处理判断，实现速断。

另外，车载载运装备的电子舱室、激光装置等全天候运行，当室外环境温度（18℃左右）偏低时，方舱内发热元件热量较大，有时仍需要空调制冷运行，以对舱内设备进行降温。车载空调产品在环境温度偏低时仍继续制冷电流会变得很小，且不到额定电流的一半，空调长时间在小电流工作下，不仅达不到制冷效果，而且会造成蒸发器结霜、结冰，甚至会造成压缩机"液击"损坏，直至损坏压缩机；加之，安装在车载上的空调往往随车辆在行驶中运行，遇路况不好，振动较大，空调铜管有时会应共振震裂或产生微漏，系统会在缺氟或空载下运行，空调长时间空载运行，会对制冷系统造成危害，烧坏压缩机。因此，采取电流互感器检测压缩机小电流值，当电流达到小电流设定值时，停压缩机，并通过CPU芯片程序的控制，确保压缩机再启动时有3min延时，防止系统在漏氟空载运行和室外环境温度偏低仍需制冷时，对制冷系统产生危害。

因此，设计一款带微电脑控制的车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，通过采用热过载继电器对压缩机进行过载电流保护，通过电流互感器检测压缩机大电流值、小电流值，实现速断保护，并在程序上保证压缩机再启动时延时3min，防止压缩机带载启动。不同的系统，可根据系统设计合适的过电流值，实现对压缩机过载电流、空调在恶劣情况下压缩机大电流、小电流进行保护，可靠地保护压缩机。

发明内容

本发明的目的是提供一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，在高温、车载发电机负荷量大、供电线路细等各种因素以及系统漏氟空载运行、室外环境温度偏低仍需制冷时，对压缩机过电流进行保护，避免对制冷系统产生危害。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，其特征在于：包括集成电路板、控制面板、功率继电器、热过载继电器、压缩机和单相交流电源，其特征在于：所述的集成电路板上分别安装有CPU芯片、电流互感器、开关量输出模块、信号输入端子和信号I/O端子；所述的电流互感器、开关量输出模块、信号输入端子和信号I/O端子分别与所述CPU芯片电连接；所述控制面板与控制面板信号I/O端子相连接；所述单相交流电源的火线穿过所述的电流互感器后，与所述的功率继电器输入端相连接；所述的功率继电器输出端与热过载继电器输入端相连接；所述热过载继电器输出端与单相压缩机的公共端相连接；所述的开关量输出模块与所述功率继电器线圈相连接。

所述的一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，其特征在于：压缩机过载电流通过热过载继电器的双金属片发热变形，推动触点动作，由CPU芯片检测触点通断信号状态，通过开关量输出模块控制功率继电器的线圈。

所述的一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，其特征在于：由电流互感器检测压缩机过电流，CPU芯片处理判断，通过开关量输出模块控制功率继电器的线圈。

所述的一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，其特征在于：所述的开关量输出模块选用继电器模块。

本发明原理如下：

空调在高温、恶劣环境下运行，由于制冷系统压力、压缩机排气温度很高，压缩机经常处于过载运行中，采用热过载继电器对压缩机进行过载电流保护，将热过载继电器触点作为信号输入，通过CPU芯片的采集及处理判断，发出一个停压缩机信号，开关量输出模块失电，功率继电器触点断开，压缩机停，并发出故障报警信号，通过软件程序控制，保证压缩机再启动时延时3min，防止压缩机带载启动。

由于热过载继电器是机械动作元器件，靠双金属片发热变形，推动触点动作，动作需要一定时间，不能实现速断。对于在高温60℃以上工作的空调，在车载发电机负荷量大，供电线路细等各种原因情况下，电流甚至达到2倍以上，直至堵转，为保护压缩机，必须速断，因此，采取电流互感器检测压缩机大电流，CPU芯片处理判断，实现速断。

当室外环境温度（18℃左右）偏低时，车载方舱内发热元件热量较大，仍需要空调制冷降温。车载空调产品在环境温度偏低时仍继续制冷电流会变得很小，且不到额定电流的一半，空调长时间在小电流工作下，不仅达不到制冷效果，而且会造成蒸发器结霜、结冰，甚至会造成压缩机"液击"损坏；另外，车载运行振动大，空调铜管有时会因共振震裂或产生微漏，系统会在缺氟或空载下运行；为保护损坏压缩机；采取电流互感器检测压缩机小电流值，当电流达到小电流设定值时，停压缩机，并通过CPU芯片程序的控制，确保压缩机再启动时有3min延时，防止系统在漏氟空载运行和室外环境温度偏低仍需制冷时，对制冷系统产生危害。

本发明将热过载继电器触点作为信号输入，通过CPU芯片的采集及处理判断，发出一个停压缩机信号，开关量输出模块失电，功率继电器触点断开，压缩机停，并发出故障报警信号，显示故障代码，通过软件程序控制，保证压缩机再启动时延时3min，防止压缩机带载启动。

鉴于电流互感器有检测电流的功能，将压缩机线穿过电流互感器后再连接到压缩机上，在CPU芯片程序上设置一个大电流值，当CPU芯片检测到通过电流互感器的电流大于设置的大电流值时，5秒内立即关压缩机和室外风机。故障消除恢复正常时，压缩机延时3分钟后自动运行。在30分钟内如果本故障累计三次以上，则停止工作，并发出故障报警信号，显示故障代码。

在CPU芯片程序上设置一个小电流值，当CPU芯片检测到通过电流互感器的电流小于设置的小电流值时，维持6min，这样系统会在6min内逐渐运行到正常工作状态，若电流上升大于设置的小电流值，空调将继续运行，若电流仍小于设置的小电流值，CPU芯片发出一个停压缩机信号，继电器模块失电，触点断开，压缩机停，且通过CPU芯片程序的控制，确保压缩机再启动时有3min延时，经过三次循环，若电流仍小于设置的小电流值，说明制冷系统漏，处于漏氟空载运行状态，或环境温度太低，不允许再进行制冷运行，则立即停止压缩机运行，不再启动，并发出故障报警信号，显示故障代码。

本发明有益效果为：

1）本发明采用热过载继电器对压缩机进行过载电流保护，采取通过电流互感器检测压缩机过电流值，通过电流互感器检测压缩机过电流值，实现速断保护，彻底保护车载空调在高温、恶劣环境下运行压缩机的安全。

2）本发明可以有效地解决漏氟空载运行和室外环境温度偏低仍需制冷，对制冷系统产生的危害。

3）本发明采用电子技术，压缩机保护时，在控制面板上显示故障代码，实现人机对话。

4）本发明思路新颖，保护措施安全可靠。

5）本发明控制系统适用范围广，可广泛应用于各种系统中需要过电流保护的单相负载。

附图说明

图1本发明结构示意图。

图2本发明原理框图。

具体实施方式

参见图1、图2，一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，包括有环氧树脂PCB印刷电路板1、功率继电器8、热过载继电器7、压缩机6、单相交流电源9和控制面板10；环氧树脂PCB印刷电路板1上分别安装有CPU芯片2、电流互感器3、继电器模块4和控制面板信号I/O端子11、热过载继电器常闭触点信号输入端子5。电流互感器3、继电器模块4、热过载继电器常闭触点信号输入端子5和控制面板信号I/O端子11分别与CPU芯片2电连接，控制面板10与控制面板信号I/O端子11相连接，单相交流电源9的火线穿过电流互感器3后，与功率继电器8的输入端相连接，功率继电器8的输出端与热过载继电器7输入端相连接，热过载继电器7输出端与压缩机6的公共端相连接，继电器模块4与功率继电器8的线圈相连接。

以下结合附图作进一步的说明：

开机，继电器模块4控制功率继电器8得电，压缩机6工作，当压缩机6过载，热过载继电器7动作，其上的常闭触点断开，CPU芯片2在接收到热过载继电器7常闭触点断开的信号后，立即发出一个停压缩机信号，继电器模块4失电，功率继电器8的触点断开，压缩机6停止工作，并发出故障报警信号，通过信号I/O端子11在控制面板10上显示故障代码。

当压缩机6过电流，电流互感器3检测到大于程序上设定的大电流值时，CPU芯片2立即发出一个停压缩机6的信号，继电器模块4失电，功率继电器8的触点断开，压缩机6停止工作，并发出故障报警信号，通过信号I/O端子11在控制面板10上显示故障代码。

当压缩机6小电流，电流互感器3检测到小于程序上设定的小电流值时，CPU芯片2立即发出一个停压缩机6的信号，继电器模块4失电，功率继电器8的触点断开，压缩机6停止工作，并发出故障报警信号，通过信号I/O端子11在控制面板10上显示故障代码。

以上实施例并非仅限于本技术的保护范围，所有基于本技术的基本思想而进行修改或变动的都属于本技术的保护范围。

Claims (4)

1.一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，其特征在于：包括集成

电路板、控制面板、功率继电器、热过载继电器、压缩机和单相交流电源，其特征在于：所述的集成电路板上分别安装有CPU芯片、电流互感器、开关量输出模块、信号输入端子和信号I/O端子；所述的电流互感器、开关量输出模块、信号输入端子和信号I/O端子分别与所述CPU芯片电连接；所述控制面板与控制面板信号I/O端子相连接；所述单相交流电源的火线穿过所述的电流互感器后，与所述的功率继电器输入端相连接；所述的功率继电器输出端与热过载继电器输入端相连接；所述热过载继电器输出端与单相压缩机的公共端相连接；所述的开关量输出模块与所述功率继电器线圈相连接。

2.根据权利要求1所述的一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，其特征在于：压缩机过载电流通过热过载继电器的双金属片发热变形，推动触点动作，由CPU芯片检测触点通断信号状态，通过开关量输出模块控制功率继电器的线圈。

3.根据权利要求1所述的一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，其特征在于：由电流互感器检测压缩机过电流，CPU芯片处理判断，通过开关量输出模块控制功率继电器的线圈。

4.根据权利要求1所述的一种车载空调单相压缩机过电流保护控制系统，其特征在于：所述的开关量输出模块选用继电器模块。

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