Принцип работы холодильника

Немало копий положено на разъяснение того, как вырабатывается холод, но мы решили сегодня послать еще одно войско. Авось, не пройдет материал даром, а старания — понапрасну. Принцип работы холодильника целиком и полностью основывается на способности фреона легко менять агрегатное состояние, отдавая и забирая при этом тепло. Не всегда использовался этот класс веществ. Применяли и аммиак, и многие другие агрессивные среды. Но в 30-х годах прошлого века открыли фреоны, которые были относительно безопасны для человека и очень эффективны. В результате все другое сегодня забыто, а хладагенты называются цифрами с префиксом R. Сегодня весь мир переходит на изобутан, потому что концентрации его малы, а безопасность для озонового слоя велика. Правда, это вещество взрывоопасно. А теперь поговорим про принцип работы холодильника.

Внутренности холодильника

Как работает холодильник

Начнем разговор о принципах работы холодильника с компрессора. Это сердце, и все самое главное здесь. Мотор у холодильника обычно стоит асинхронный, поэтому для работы ему часто требуется пускозащитное реле. В обязанности данного устройства входит подключение пусковой обмотки, но только на время старта. Как только нагревается внутренняя биметаллическая пластина, конденсатор отключается от пусковой обмотки, и функционирует только рабочая. По схожей системе работает и защита от перегрева: если двигатель холодильника работает слишком долго, то тепловой эффект тока разгибает еще одну биметаллическую пластину, которая рвет контакт, чтобы дать обмоткам отдохнуть.

Такая схема не только позволяет работать холодильнику эффективно, но и обеспечивает неплохой пусковой момент. Понятно, что внутри прибора фреон, который не то чтобы с удовольствием циркулирует по контуру, а поршень требует все же некоторых усилий. Здесь всем нужно помнить одно: (См. также: Принцип работы микроволновой печи)

Если из холодильника изымается мотор, то пускозащитное реле идет в комплекте. Нельзя брать другое реле, от другого двигателя, это с большой степенью вероятности нарушает нормальную работу или рано или поздно приводит к сгоранию обмоток.

Дело в том, что у разных двигателей холодильников различные требования к пуску. Мощность также отличается, следовательно, и тип, и нагрев биметаллической пластины реле не остаются постоянными. Бывают специальные справочники, где можно посмотреть, какие двигатели холодильников бывают, и какие типы реле им соответствуют. Кстати, мы на этом сайте уже выкладывали перечень, надеемся, что он порадовал наших читателей. Но современные двигатели холодильников не только обладают инверторным управлением, но и коленвала больше не содержат. Движение вала в них линейное, так и называют их по этому эпитету.

В чем суть? Внутри находится катушка, которая имеет сердечник, движущийся поступательно согласно закону переменного тока, подаваемого на проволоку. Несмотря на кажущуюся несуразность (и сходство с электробритвами) именно такие моторы, как показывает практика, максимально удовлетворяют целям. Кроме того наиболее эффективно реализуется инверторное управление, что помогает снизить уровень шума, а кроме того и продлить жизнь. Недаром же Samsung дает 10 лет гарантии на свои моторы в холодильниках. Напомним, в чем заключается суть:

  1. Как известно, асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют возможность менять частоту вращения в том числе и от изменения частоты питающего напряжения.
  2. Этой способности лишены коллекторные двигатели, которые в холодильниках используются редко. Медные трубки
  3. Новый тип двигателей из катушки и колеблющегося сердечника также легко управляется изменением частоты следования импульсов.

В результате появляется следующая схема:

  1. Входное напряжение выпрямляется.
  2. А затем нарезается на силовом ключе нужными длительностями.
  3. Работой управляет, например, генератор тактовых импульсов.

Это простейшая схема, которая скорее относится к импульсному блоку питания, но суть все равно остается той же: имеется напряжение 50 Гц, которое затем преобразуется в напряжение другой частоты. В результате меняется скорость движения поршня, отчего фреон начинает двигаться с другой скоростью. Что это нам все дает?

Фреон в холодильниках

Сердце перекачивает кровь, а компрессор — фреон. Суть заключается в том, что нужно создать высокое давление на конденсоре (на задней стенке холодильника) и низкое на испарителе. В результате на первом начинает сжижаться хладагент, а со второго он же активно испаряется. При этом в первом случае выделяется большое количество тепла, которое достается кухне, во втором случае поглощается энергия, конфискуемая из холодильного отделения. В результате мы имеем то, что имеем: холодильник морозит. Чем быстрее движется кровь, тем бодрее чувствует себя человек, чем больше разница перепадов давлений на конденсоре и испарителе, тем больше и холода, а значит, и компрессору придется попотеть.

Время разморозки холодильника

Итак, мы показали зависимость выработки холода от скорости работы компрессора, а теперь рассмотри, за счет чего получается разница давлений. Знаете, по Ютуб крутят ролик, где человек в ластах бежит по воде. Он забегает достаточно далеко от берега, и ему бы это не удалось, как быстро бы ни двигал ногами, если бы не опора. Вот и в холодильнике в точности то же самое. Как резво ни крутится ротор двигателя, фреон никогда не даст нужную разницу давлений, если бы не одно важное дополнение к жилам циркуляции хладагента. И это капиллярная трубка. Она очень тонкая и ставится после конденсора. В результате давление здесь быстро растет, за счет чего фреон становится жидкостью. В этот момент он и отдает энергию. На это и зиждется принцип действия холодильника. (См. также: Устройство и принцип работы электродвигателя постоянного тока)

Кроме того не стоит забывать, что какое-то тепло уже набрано на испарителе. Как это получается? Вы не поверите, но в вакууме испаряется даже вода, даже лед улетучивается… сублимация. Подобный же процесс идет за задней стенкой морозилки (холодильной камеры), где создается компрессором разрежение. Жидкий фреон понемногу втекает через капиллярную трубку и тут же улетучивается. Даже при той малой температуре, которая царит в испарителе, он все равно умудряется отобрать тепло у замерзшего металла. В связи с этим пора упомянут еще об одной детали, без которой устройство холодильника никак не было бы полным. И это фильтр-осушитель (иногда его называют ресивером).

Фильтр-осушитель холодильника

Итак, мы имеем на конденсоре высокие температуры, где даже вода быстро превращается в пар. Откуда она берется во фреоновом контуре, остается загадкой даже для мастеров, однако точно известно, что без нее половина ремонтников по холодильному оборудованию остались бы без работы.

Конструкция холодильника

Дело в том, что эта полезная жидкость, вытекая из капиллярной трубки, образует ледяную пробку, намертво закупоривающую всю работу. Если помните, то давление по эту сторону так себе, а вакуум не может прошибить нарост из кристаллов застывшей влаги.

В результате получается, что компрессор вроде бы работает на полную катушку, разница давлений между конденсором и испарителем невероятная, но толку нет, потому что фреон не может циркулировать. А значит, некому переносить тепло с места на место.

Характерная особенность неисправности в этом случае та, что она пропадает, если выключить холодильник на какое-то время. Затем все опять начинается сначала. Это вызвано тем, что пробка тает, нарастая затем снова. Вот поэтому фильтр-осушитель и трудится возле конденсора, чтобы забрать как можно больше воды. Внутрь обычно находится тривиальный силикагель, который многим знаком по ботинкам и одежде. Это те самые пакетики с шариками, которые должны забирать влагу. Понятно, что постепенно фильтр-осушитель вырабатывает свой ресурс, а пары воды все еще продолжают проникать во фреоновый контур холодильника. Кстати, при перезаправке эта деталь подлежит обязательной замене.

Фильтр-осушитель выглядит, как утолщение медной трубки, которое невозможно не заметить. Однако частенько он прячется под слоем пенополиуретана. В этом случае к детали требуется еще пробиться. Все зависит от разновидности холодильников. Однако вся эта система была бы грудой железа, если бы не существовало термостата, который занимается измерением условий в камерах и выдает команду на включение и выключение компрессора.


Термостат холодильника

Обычно термостат построен на основе измерения давления. Понятно, что холодный воздух тяжелее, следовательно, можно определить достаточно ли он давит на мембрану. Доступ к чувствительному элементу ведется через трубку. Винтом подтягивается натяжение мембраны. В результате мы имеем такие небольшие «карманные часы», у которых вместо цепочки длинная трубка. Лишний отрез укладывается между стенками, а заборное отверстие проводится в рабочую камеру.

Современные термостаты гораздо более примитивны. Это обычная термопара, от величины ЭДС которой зависит, что именно предпримет электронная плата холодильника в следующий момент. Понятно, что такая схема в отличие от предыдущей требует наличия питания, что несколько усложняет весь процесс. Зато ремонт превращается в настоящее развлечение: главное найти термопару с подходящими характеристиками, и не нужно драть половину холодильника, чтобы тянуть трубку. Это упрощает жизнь мастеров.

Мы закончили рассказ про то, как работает холодильник, а также упомянули и множество аспектов того, как устроен холодильник.