制冷空调设计中需要考虑的那些保护

一、 通用保护

为保护空调器不被可能出现的大电流、高温、高压所损坏而设计的保护功能，在制冷、制热、抽湿、自动模式下均有效。且以下 3.1.3~3.1.4 的保护必须置为： 30 分钟内连续出现 3 次时，需掉电方可恢复运行。

1）、 压缩机启动 3 分钟延时保护 ： 为保证压缩机顺利启动，压缩机的两次启动时间间隔必须有 3 分钟延时，以使高低压力平衡。除非启动前有以下可以加快高低压力平衡情况：

①有四通阀切换动作（如化霜进入或退出时）；

②压缩机吸排气之间有缷载旁通机构；

③初次上电时。

2）、 相序、缺相保护： 三相压缩机在电源相序不对时会反转，这将导致压缩机不能正常供油及机械损坏、压缩机电流保护；压缩机在电源缺相时，将导致马达线圈烧毁。

3）、 涡旋式压缩机设置： 排气温度≤ 120 ℃、排气压力保护≤ 3.3MPa 、吸气压力保护≥ 0.05MPa ；

4）、 电流保护： 3 匹及以上机型应考虑对压缩机设置电流保护，

5）、 变频压缩机过、欠电压保护，排气温度保护，模块保护。

6）、 变频压缩机预热： 为改善压缩机低温环境的启动润滑性能而设置。

6.1）、 预热准入条件 :  室外温度 <3 ℃且压缩机停止运转 3 小时以上或室外温度 <3 ℃且新插上电源时 , 进入预热状态。

6.2）、 预热方法： 以 30W 的小电流从压缩机接线端引入压缩机 , 使压缩机在不转动的情况下   因线圈发热而达到预热效果   。

6.3）、 预热解除条件： 当室外温度 >5 ℃时或用户开机使压缩机起动时 , 预热状态即解除

二、制冷模式保护：

制冷、抽湿模式保护：蒸发器防冻结保护、冷凝器高温保护：

1）、 蒸发器低温保护： 当 T2 ≤ 2 ℃并持续 3 分钟，则关压缩机和室外风机，直至温度≥ 8 ℃时恢复。

2）、冷凝器高温保护： 当室外冷凝器≥ 62 ℃历时 3 秒钟，则关压缩机和室外风机，该温度降低到 48 ℃以下时保护取消，恢复正常运转。

注： 最大运行制冷中，冷凝器中部温度不得超出 62 ℃（如其他标准规定值大于 62 ℃，以 62 ℃为准）。

二、制热模式保护：

制热模式保护：蒸发器高温保护、防冷风功能、吹余热功能。

1）、蒸发器高温保护： 当 T2 ≥ 56 ℃时，停室外风机；当 T2 ≥ 62 ℃停压缩机和室外风机；当 T2 ≤ 50 ℃时，恢复正常制热模式。

2）、防冷风功能： 分体落地式空调器 : 在压缩机开后 5 分钟内室内风机按防冷风运行， 5 分钟后室内风机由强制转为低风，但风机不能停。分体挂壁式空调器 : 按 T2 温度上升时到 28 ℃开微风、 32 ℃开设定风； T2 下降时到 30 ℃转微风，到 20 ℃时停内风机。

3）、吹余热功能： 制热模式停机时，为减低内机热胀冷缩声音，室内风机在压缩机关后延时 10 秒关闭。

4）、化霜切换四通阀： 为减少四通阀切换时压力冲击而产生振动和噪音以及对四通阀本身的破坏，压缩机必须先停止运转 25 秒以上 ( 见下图 ) 。

家用空调的保护设计是确保其安全、稳定、高效运行的关键。这些保护机制可以分为三大层面：电气系统保护、制冷循环系统保护和智能化保护与附加功能。

下面我将为您详细解析每一层面的核心保护设计：

1. 电气系统保护 (确保用电安全)

这是最基础也是最重要的保护，直接关系到人身和财产安全。

过电流保护 (Overcurrent Protection)

作用：当电路中电流过大（如电机堵转、线路短路）时，迅速切断电源，防止烧毁电器元件或引发火灾。

实现方式：通常由保险丝 (Fuse)或断路器 (Circuit Breaker)实现。

过 / 欠电压保护 (Over/Under Voltage Protection)

作用：电网电压过高或过低都会损伤压缩机、风机等核心部件。此保护能在电压异常时暂停工作，待电压恢复正常后再启动。

实现方式：电压检测电路配合控制器实现。

压缩机过流 / 过热保护

作用：压缩机是空调的 “心脏”，其电流过大或温度过高是最常见的故障模式。此保护能有效防止压缩机因过载而烧毁。

实现方式：

过流：通过电流互感器或采样电阻监测。

过热：在压缩机绕组或外壳上贴装温度传感器（PTC 热敏电阻），温度超标即触发保护。

防漏电保护

作用：当电器绝缘损坏导致外壳带电时，能瞬间切断电源，防止用户触电。

实现方式：高端空调内置漏电保护器 (RCD)，或要求用户在安装时使用带漏电保护的插座。

2. 制冷循环系统保护 (确保系统稳定)

这些保护针对空调的 “血液循环系统”—— 制冷剂回路，防止因系统异常导致的损坏。

高压保护

作用：当制冷系统的冷凝压力过高（如冷凝器脏堵、风扇故障、制冷剂过多）时，保护压缩机免受高压冲击。

实现方式：在冷凝器出口管路上安装高压开关 (High-Pressure Switch)。

低压保护

作用：当制冷系统的蒸发压力过低（如制冷剂泄漏、蒸发器结霜严重）时，防止压缩机因缺少制冷剂冷却而 “干磨” 烧毁。

实现方式：在蒸发器出口管路上安装低压开关 (Low-Pressure Switch)。

防冻结保护 

作用：主要用于制冷模式。当蒸发器温度过低时，其表面会结霜甚至结冰，影响换热效率，严重时会损坏风机。此保护会在温度过低时，自动转为化霜或停机。

实现方式：通过蒸发器上的温度传感器监测。

自动除霜功能

作用：这是热泵型空调（可制热）特有的保护。在冬季制热时，室外机换热器会结霜，导致制热效果下降。自动除霜功能会定期进入除霜模式，融化冰霜，确保制热效率。

实现方式：通过室外机温度传感器判断结霜情况，并控制四通阀切换、电加热丝工作来完成除霜。

3. 智能化保护与附加功能 (提升用户体验与可靠性)

开机延时保护 

作用：压缩机停止后，系统内高低压尚未平衡。若立即重启，会产生巨大的启动电流和机械冲击。此保护强制压缩机停机后需等待 3-5 分钟才能再次启动。

实现方式：由微处理器 (MCU) 内部的软件计时器实现。

电机过热保护 

作用：保护室内外风机电机，防止其因过载、轴承损坏等原因导致温度过高而烧毁。

实现方式：在风机电机绕组中内置温度保险丝或热敏电阻。

过滤网清洁提示

作用：虽然不是直接的 “保护性停机”，但及时清洁过滤网能保证风量，避免因风量减小导致系统压力异常、效率下降，是一种预防性的维护提醒。

实现方式：通过累计运行时间或检测风量变化来提示用户。

防冷风保护

作用：在冬季制热开机初期，防止吹出冷风，提升用户舒适度。

实现方式：空调会先运行压缩机预热，待室内机盘管温度升高到设定值（如 30℃）后，才开启室内风机。

这些保护设计共同构成了家用空调的安全防线，理解它们的工作原理有助于您更好地使用和维护空调。