故障现象
端子失效的主要表现是端子打火,空调系统会出现不制冷、跳闸等故障现象,对故障压缩机进行检查发现绝缘耐压不合格,且内部玻璃体烧熔或接线端子有异物。另一个故障现象是端子冲出,转子压缩机内部的运行环境处于极端异常状况下,接线端子失效并冲出压缩机,造成空调外机烧毁等安全事故发生。故障压缩机表现为接线端子冲出、部分电机绕组烧毁,绑扎绳局部融断等。
失效机理01玻璃体失效转子压缩机中接线端子的绝缘结构是一般是玻璃体结构,主要用来保证接线端子的电气绝缘性能以及耐电压性能。当玻璃体加工时容易产生气孔、材料易破裂脱落等问题,另一个是接线端子同壳体焊接时承受高温冲击,对玻璃产生了裂纹损害,气孔和裂纹会导致接线端子电气绝缘耐压性能失效,从而导致转子压缩机故障。
02异物导致电气绝缘不良高温高湿环境下,压缩机接线盒盖与绝缘垫片的密封型较差时,接线座易产生水珠—此种情况会导致接线端子表面水珠吸附造成潮态绝缘电阻不合格,绝缘电阻下降及电气绝缘性能异常,压缩机出现不制冷、绝缘绝缘耐压不良等故障。
压缩机运行异常,液态制冷剂进入压缩机并吸附在内部的接线端子,而它的电阻低于气态制冷剂,降低压缩机绝缘电阻及耐电压性能。
焊接管路与空气氧化产生焊接氧化皮、铜管残留铜屑及其它金属物质进入压缩机内部接触到接线端子,也会导致接线端子电气绝缘性能不合格。
PS:当把介质去除或自然挥发后,接线端子的电气绝缘性恢复正常,这种现象称为假性电气绝缘不良。
03接线端子爆裂冲出的推测对端子爆裂冲出的压缩机进行解剖分析,推测其失效原因:
匝间短路:漆包线漆膜破损产生大电流烧损电机绕组,匝间短路产生瞬间超大电流直接损伤玻璃体或因大电流导致电机迅速发热,产生的异常高温造成电机绝缘部分烧熔,润滑油碳化并附着在接线端子引起端子打火,在系统制冷剂高压力的作用下接线端子冲出。
制造过程异物:空调系统或压缩机制造过程的异物粘附在接线端子且无法冲走,长时间造成压缩机端子放电,导致玻璃体熔化,在压缩机内腔高温高压下引起端子飞出的故障。
压缩机过热:电压过低、接线错误等会导致压缩机异常过热,内部高温导致绝缘结构熔融和润滑油燃烧碳化润滑油碳化物附着在接线端子上导致压缩机对地短路,在压缩机内部恶劣的高温高压环境下端子爆裂冲出。
真空放电:当压缩机真空运行时,其内部击穿电流很大,接线端子等裸露带电部位会首先被击穿而导致短路,进而造成接线端子烧毁,证实真空击穿会在压缩机裸露的内接线柱间发生。
试验改进01液态制冷剂对接线端子的影响试验研究液态制冷剂对接线端子的影响。选取启动正常合格的转子压缩机分别充注气态和液态制冷剂并测试其绝缘电阻。
试验表明,液态制冷剂对接线端子的绝缘电阻的影响随着制冷剂充注量的增加呈指数级下降,液态制冷剂粘附在接线端子对其绝缘电阻的影响远大于气态制冷剂的影响,并可能导致接线端子绝缘耐压性能不合格,甚至出现端子打火等故障发生。
当两器(蒸发器和冷凝器)存在堵塞造成换热不良或压缩机运行异常的现象时,产生的液态制冷剂会影响接线端子的绝缘性能。为解决系统或压缩机运行异常产生的液态制冷剂对接线端子的影响,须定期清洗蒸发器、冷凝器,保证两器的换热效果。
02金属异物对接线端子的影响制造过程产生的金属异物进入压缩机并接触接线端子,会引起电气绝缘性能不合格。选用正常品压缩机壳盖和模拟不良的壳盖进行模拟复现试验。
试验表明,当接线端子附着金属导电物质,会降低接线端子的绝缘耐压性能。且当金属物质附着在接线端子无法经制冷剂冲走,会促使接线端子形成永久性电气绝缘击穿,造成端子打火甚至端子冲出的故障现象。
上述试验表明,若压缩机成品因接线端子不良导致压缩机耐压性能不合格,经过出货耐压检验设备可有效检出。建立出货耐压检验设备可降低不良品流出市场的风险。且生产过程中需加严管控金属异物的产生以及异物进入压缩机内部导致端子打火。
03惰性气体保护焊接空调系统和压缩机的生产制造过程有很多的焊接工序,采用惰性气体保护焊接(用氮气等惰性气体排尽管路中的氧气后再焊接)将保证焊接过程中管路内表面不发生氧化。如果焊接过程未惰性气体保护,产生的氧化物将随制冷剂的流动流进压缩机内部破坏绕组绝缘,甚至还会与接线端子处粘连,引起端子打火放电,进而引发电气安全事故。
04潮态绝缘不良的解决方案当运行环境高温潮湿,压缩机接线盒盖与绝缘垫片的密封性差会导致接线端子表面易吸附水珠,造成接线端子的电气绝缘性能不足。选择不同防水等级的盒盖进行压缩机淋雨试验,试验结果表明,随着压缩机的盒盖防水等级提高,淋雨试验后盒盖内部含水量减少,IPX3防水等级满足压缩机淋雨试验要求。通过建立恒温恒湿的无尘生产车间和优化接线盒盖的密封性,可解决压缩机潮态电阻绝缘不良的现象。
05采用硅胶陶瓷的接线端子大部分转子式压缩机采用玻璃体结构的接线端子,本文采用硅胶陶瓷结构接线端子与玻璃体结构接线端子进行试验对比,试验表明,硅胶陶瓷结构的接线端子性能上优于玻璃体结构,采用硅胶陶瓷结构的接线端子可提升接线端子的可靠性。
结束语综上,导致接线端子失效的机理有玻璃体失效、电气绝缘不良和压缩机异常运行等,其中端子冲出因有多种引诱因素,且售后失效表现相类似,不能确定转子压缩机接线端子冲出的具体原因。
结合试验研究分析得出的失效机理,得出以下优化改进的结论:
一、定期清洗蒸发器、冷凝器,保证两器的换热效果,避免因两器存在堵塞造成换热不良或压缩机运行异常产生的液态制冷剂影响接线端子的绝缘性能。
二、生产过程中加严管控生产过程产生的金属异物预防异物进入压缩机内部,建立出货耐压检
验设备,有效检出耐压性能的不合格品,大幅降低不良品流出市场的风险。
三、空调系统或压缩机生产制造过程的焊接工序采用惰性气体保护焊接,保证焊接过程中管路内表面不发生氧化,防止焊接氧化皮进入压缩机内部与接线端子接触造成接线端子失效。
四、建立恒温恒湿的无尘制造环境和提高接线盒盖的密封性,杜绝因潮湿等问题导致压缩机出现潮态绝缘不良的现象。
五、硅胶陶瓷结构的接线端子能有效提高接线端子的性能,建议转子式压缩机采用硅胶陶瓷结构的接线端子。
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