电子膨胀阀是由微处理器进行控制,调节蒸发器供液量,属于电子式调节模式,故称为电子膨胀阀,其外形如图1所示。电子膨胀阀是一种新型的节流装置,它适应了制冷机电一体化的发展要求,实现了微机直接控制和调节制冷循环,具有热力膨胀阀无法比拟的优良特性,为制冷系统的智能化控制提供了条件,是一种很有发展前途的自控节能元件。

        电子膨胀阀与热膨胀阀的基本用途相同,但在性能上两者却存在较大的差异。
一、结构

        电子膨胀阀有步进电机型和电磁线圈型两种结构形式。电磁线圈型严格地说是一种电磁膨胀阀。目前,在家用空调、冰箱等制冷设备中常说的电子膨胀阀通常指的是步进电机型。该类电磁阀由阀体、阀芯、波纹管、传动机构和脉冲步进电机等组成,如图2所示。

         阀体是指膨胀阀本身,由针阀、磁体及上下盖等部件组成,如图3所示。针阀的开度大小靠回气过热度(通过回气温度和压力检测得到)控制,过热度越大开度越大,过热度越小开度也就越小。

        波纹管是将制冷剂通道与运动部件隔开,以防制冷剂泄漏。脉冲步进电机是驱动机构,主要由线圈支架、连接件等组成,如图4所示。传动机构的作用是将电机的旋转运动转变为阀芯的往复运动。传动机构有两种,减速式传动机构包括齿轮副(两个相啮合的齿轮组成的基本结构)、罗纹副(利用螺纹旋合实现连接作用的机械组合)、传动杆等。直动式传动机构没有齿轮副。

        提示:膨胀阀也称节流阀,是组成制冷系统的主要部件,安装在蒸发器入口处,是制冷系统的高压与低压的分界点。其功用是:把来自贮液干燥器的高压液态制冷剂节流减压,调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量,使之适应制冷负荷的变化,同时可防止压缩机出现液击(即未蒸发的液态制冷剂进入压缩机后被压缩,极易引起压缩机阀片的损坏)和蒸发器出口蒸气异常过热现象。
二、工作原理简介
        从上面结构分析可知,常用电子膨胀阀的工作原理实际就是步进电机的工作原理。常用步机电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组(即图2、图4中所说的线圈)时,定子绕组产生一矢量磁场。 该磁场会带动转子旋转一角度, 使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向-致。当定子的矢量磁场旋转一个角度时,转子也随着该磁场转动一个角度。也就是说,给步进电机每加一个电脉冲,电机就转动一个角度。电机转动的角位移与输人的脉冲数成正比,转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序,电机就会反转。
1.电流和磁场

         当电流流过导体时,根据右手螺旋定则,将会产生与电流方向垂直的向右旋转的磁力线。如果是螺旋状的导体,就会产生如图5所示的磁场。

2.线圈的励磁

        脉冲步进电机的线圈分上下两相,如图6所示,上侧线圈进行A、A励磁(为电磁感应设备提供工作磁场),线圈的绕线方向是同一方向,在线圈中间引出cOM线,两端口是A和A,通过改变COM端电流方向即可改变励磁,从而实现单极驱动。

        1-2相励磁时,线圈支架及定子的爪产生的励磁状态如图7所示,其开阀顺序为A->AB->B->BA->A->AB->B->BA。 闭阀顺序与开阀相反。

        脉冲步进电机定子的爪以4个为1组,共有12组。施加96个脉冲,磁体转动1圈。在实际检修时,应注意该步进电机的以下特点:励磁方式:1-2相励磁。
         励磁速度(常用每秒发出的脉冲数表示,单位是pps):31.25pps/83.4pps (CPF、YPF:30~35pps)。
线圈工作电压:DC12V±10%。为了防止线圈的温度上升,在电磁阀停止动作时;不能再通电。电流方向:将cOM侧作为正极(+)。初期阀基点在A相励磁状态下,为0脉冲。膨胀阀反向动作时,应加上0.5s左右的励磁,令电机稳定。否则,会引起失步。
3.流量的控制方法
         步进电机的转动通过传动机构变换为直线运动,控制针阀与阀孔之间的间隙,实现流量调节。
         电子膨胀阀的特点是调节范围大、动作迅速灵敏、调节精密、稳定可靠。制冷剂在电子膨胀阀中可以正、逆两个方向流动,避免了热力膨胀阀只有一个方向的缺点。用于热泵时可使制冷系统大为简化。制冷系统停机时,电子膨胀阀可以完全关闭,使制冷剂进口处无需安装电磁阀。
         提示:安装电子膨胀阀时应注意以下几点:1.电机应位于正上方,与阀体轴心垂直(±15°),以防止电机的润滑油沉积在阀底部,使系统和阀体的性能受到影响;2.在阀入口处安装100~120目的过滤网,以防止异物进入;3.焊接时,阀体部分的温度不能超过120°C,用水冷却(为防止树脂材料热变形)时,阀体内不能进水。

三、常见故障检修

          故障现象1:电子膨胀阀的阀门处于全闭状态。分析检修:正常时,电子膨胀阀在通电前,针阀处于打开位置。阀体出厂时阀开度是480个脉冲,但由于转子是通过螺纹结构固定,在运输过程中可能会由于振动而使转子位置发生改变,最终使阀门处于全闭状态。

          遇此故障时,上电后进行复位操作即可,以确保阀体处于开的状态,这样才能通过步进电机控制针阀开度的大小,从而调节膨胀阀的流量。
          故障现象2:开机后,电子膨胀阀内有噪音。分析检修:如果噪音过大,表明其内部器件卡滞,需整体更换加以解决。
         值得一提的是, 若接通电源时阀体内有“咔嗒”声,这是正常现象。在空调通电后,电控板会给电子膨胀阀送来全开或者全闭的脉冲,这时电子膨胀阀的转子转到最大开度时,与限位装置碰撞,发出“咔嗒”摩擦音。当空调系统内充满了冷媒,转子转动的阻力加大以及声音的传播方式有所改变时,电子膨胀阀的动作音会变得很小。
          故障现象3:电子膨胀阀不动作。分析检修:接通电源时,先听阀体内有无“咔嗒”声,如无,则检查阀体是否完全套人线圈,线圈与电路板连接是否正常,线圈供电电压是否符合要求(12V1.2V)。
          若上述检查均正常,则检查阀体能否全开,如不能,则表明阀体已坏,需换新。若阀体能全开,则检查阀全闭的脉冲数是否大于480pps,若低于480pps,则检查驱动机构。
          故障现象4:电子膨胀阀卡死。分析检修:该故障是由于杂物在冷媒流动时进人电子膨胀阀内部并积聚,杂物嵌入到阀体内,就会使转子转动的摩擦力增大,引起卡死现象,通常只有整体更换来解决。

         常见的杂物有管路异物、焊接氧化物等,即故障多系人为所致。为防止出现该故障,在检修时一是加强管路清洁度,二是采取焊接保护,-般采用充入氯气的方法,以减少氧化物,三是在阀体两端安装100目以上的过滤器。

         值得一提的是,在焊接电子膨胀阀时,应将阀体全部浸在水中,或用喷水头对阀体进行连续喷水,喷水量应保证水流能全覆盖阀体的外表面。同时,在焊接时必须充入氮气进行保护。为防止充入的氮气被加热成高温气体经过阀芯而损坏电子膨胀阀,氮气必须从膨胀阀的进出口同时充人。