關(guān)于IEC 60335-2-34中變頻壓縮機過載測試的差異分析

鄧 欣 章黎君 俞群濤 陳碧蓉 吳嘉輝

（嘉興威凱檢測技術(shù)有限公司 嘉興 314000）

引言

隨著社會的不斷發(fā)展，家用電器的安全和節(jié)能越來越被人們所重視，在大環(huán)境的推動下，作為制冷產(chǎn)品心臟的壓縮機也迎來了革命性的突破，變頻壓縮機應(yīng)運而生，并逐漸成為了新的發(fā)展趨勢。

變頻壓縮機不但繼承了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速恒定壓縮機較強的穩(wěn)定性，而且擁有了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速恒定壓縮機不具備的靈活性，它可以通過程序智能化地調(diào)節(jié)壓縮機制冷功率，為制冷器具提供持續(xù)而穩(wěn)定的制冷效果。

如今，擁有變頻壓縮機的制冷產(chǎn)品已逐漸成為人們的首選。如何更好的保障用戶安全已經(jīng)成為每一位檢驗工程師需要認(rèn)真探討的課題之一。

1 變頻壓縮機

1.1 變頻壓縮機的定義及原理

變頻壓縮機，是相對轉(zhuǎn)速恒定的壓縮機而言的，它是通過變頻控制器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速改變輸出功率的一種壓縮機。變頻壓縮機可以分為兩部分：壓縮機本體（圖1）和變頻控制器（圖2）。

圖1 壓縮機本體

圖2 變頻控制器

其中，變頻控制器的作用是將電網(wǎng)中提供的交流電轉(zhuǎn)換為方波脈沖，通過處理器預(yù)設(shè)的程序控制后，根據(jù)實際需求調(diào)節(jié)方波脈沖的頻率（即調(diào)節(jié)占空比）后輸出，由此控制驅(qū)動壓縮機的電機轉(zhuǎn)速。輸出的方波頻率越高，對應(yīng)的壓縮機轉(zhuǎn)速也就越高。

1.2 變頻壓縮機的優(yōu)勢

以冰箱器具為例，使用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速恒定壓縮機的冰箱，是依靠于根據(jù)冰箱使用溫度要求設(shè)置的溫控器，通過不斷開停壓縮機，從而保持內(nèi)部制冷區(qū)域溫度的相對恒定的。壓縮機開停之間容易造成制冷區(qū)域內(nèi)溫度的較大變化，而且會消耗較多電能，會對電網(wǎng)造成大的沖擊，影響家庭電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

而使用變頻壓縮機的冰箱相對更加智能化，它可以根據(jù)制冷區(qū)域?qū)嶋H溫度自動選擇工作方式，依靠變頻控制器對壓縮機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制溫度的目的。相對使用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速恒定的壓縮機的冰箱，對溫度的控制更為細(xì)膩和合理。其次，在低轉(zhuǎn)速、低能耗狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，變頻壓縮機可以僅以所需的功率維持設(shè)定的溫度，這樣不但溫度穩(wěn)定，還避免了壓縮機頻繁開停對其壽命造成的衰減，且耗電量會有明顯降低，更加高效和節(jié)能。

1.3 變頻壓縮機的缺點

變頻壓縮機機在更加智能化的同時，也存在著比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速恒定的壓縮機更大的風(fēng)險。

首先，由于變頻控制器智能化功能需要數(shù)量較大的電子元器件和復(fù)雜的電路支持，使得變頻壓縮機發(fā)生故障的概率比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速恒定的壓縮機的大了很多。其次，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速恒定的壓縮機的運轉(zhuǎn)速度恒定，因此曲軸表面相對速度不變，相對摩擦較小，磨損也小，而變頻壓縮機在工作環(huán)境惡劣時，會不斷地提速和減速，勢必會對壓縮機的使用壽命造成影響。

考慮到變頻壓縮機相對于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速恒定壓縮機存在的更大風(fēng)險，國際電工委員會（IEC）與其他認(rèn)證機構(gòu)及壓縮機生產(chǎn)企業(yè)研究討論后，提出了針對變頻壓縮機的單獨測試方案。

2 標(biāo)準(zhǔn)對變頻壓縮機過載測試的具體要求

2.1 IEC 60335-2-34(Edition 5.0)

標(biāo)準(zhǔn)IEC 60335-2-34(Edition 5.0)首次對變頻壓縮機提出測試要求，明確指出包含壓縮機保護系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的壓縮機需以額定電壓進行表1工況的測試，在測試的過程中需要滿足以下三點要求：

1）壓縮機保護系統(tǒng)不應(yīng)動作；

2）壓縮機殼體及可觸及相關(guān)表面的溫度不應(yīng)該超過150 ℃；

3）壓縮機變頻控制系統(tǒng)的溫升不應(yīng)超過IEC 60335-1表3中的限值減去7 K[1]。

隨后在4、5、6、7的測試中選取壓縮機殼體溫升最高的一組工況進行降速測試。即冷凝溫度以5 K的增幅逐步增加，這一過程一直持續(xù)到下列情況出現(xiàn)：

1）壓縮機保護系統(tǒng)動作；

2）壓縮機失速，并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

在上述整個測試過程中，合成絕緣材料的電動機—壓縮機繞組溫度不應(yīng)超過160 ℃，纖維素絕緣材料的電動機-壓縮機繞組溫度不應(yīng)超過150 ℃。

從標(biāo)準(zhǔn)的具體要求可以看出，變頻壓縮機整個考核的方向與定頻壓縮機基本相同。根據(jù)變頻壓縮機轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)等特點，測試要求也擴大到整個轉(zhuǎn)速范圍中，確保變頻壓縮機的正常可運行。

2.2 IEC 60335-2-34(Edition 5.1)

IEC 60335-2-34(Edition 5.1)修訂件對變頻壓縮機的測試方法沒有做出明顯的調(diào)整。僅對表1中的蒸發(fā)溫度進行了一定調(diào)整，并對用于跨臨界制冷系統(tǒng)R-744制冷劑做出了單獨的考核要求（這里不對R-744制冷劑單獨進行闡述）。

表1 變頻壓縮機測試工況表[2]

2.3 IEC 60335-2-34(Edition 5.2)

IEC 60335-2-34（Edition 5.2）對表1做了優(yōu)化，刪除了6和7最小冷量的測試工況（見表2）。

隨后進行的測試相比較5.0版有了較大的變化，通過以下工況的變化考核壓縮機過載能力：

1）升高冷凝溫度至70 ℃；

2）以5 K的增幅逐步增加蒸發(fā)溫度至0 ℃（低背壓），10 ℃（中背壓），20 ℃（高背壓）后；

3）以6%的幅度上升額定電壓直至達(dá)到1.12倍額定電壓；

4）以5%的幅度降低額定電壓。

直至壓縮機保護系統(tǒng)動作或者達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

表2 變頻壓縮機測試工況表[2]

3 試驗數(shù)據(jù)比對分析

表3數(shù)據(jù)由同一臺樣機根據(jù)不同的測試方法獲得，由數(shù)據(jù)可知，在兩種測試方法下，被測變頻壓縮機的保護器均能及時起到保護作用； IEC 60335-2-34（Edition 5.2）的測試數(shù)據(jù)相對于IEC 60335-2-34（Edition 5.1），繞組溫升更高，變頻壓縮機的工作電流隨工況變化提升更快，因此，相對而言IEC 60335-2-34（Edition 5.2）的測試條件更為嚴(yán)酷。

表3 新舊測試方法實時測試數(shù)據(jù)對照表

4 小結(jié)

綜上所述，IEC 60335-2-34（Edition 5.2） 版本的測試方法相對之前提出的IEC 60334-2-35（Edition 5.0）和IEC 60335-2-34（Edition 5.1）兩個版本而言，有了很多的精簡和改進，摒棄了冗余的測試工況，極大縮短了試驗的周期，并且更全面的考慮到可能影響壓縮機運行的各種不良因素，測試方法更為合理和完善。

IEC 60335-2-34（Edition 5.2）版本測試方法的提出，是一個起點而非終點，相信隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻壓縮機的測試方法和要求也將隨之不斷地進步和完善，但值得肯定的是，每一次測試方法的更替，都將對壓縮機制冷產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的推動作用。