第８卷第５期 ２ ０ ０ ８年１ ０月 制冷与空调 ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴ１０Ｎ ＡＮＤ ＡＩＲ—Ｃ０ＮＤＩＴ１０ＮＩＮＧ 压缩机接线柱真空击穿的试验模拟 曾光 于宇 （丹佛斯（天津）有限公司） 摘要通过试验模拟，证实用压缩机抽真空和压缩机在真空（或低压力）下运转会造成裸露接线柱间的气 体击穿和短路，并且真空下的漏电电流远大于国家标准规定的３．５ ｍＡ。 关键词 压缩机 接线柱 真空击穿 气体放电 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ’Ｓ ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｚｅｎｇ Ｇｕａｎｇ Ｙｕ Ｙｕ （Ｄａｎｆｏｓｓ（Ｔｉａｎｊｉｎ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．） ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｃａｒｒｉｅｓ ｏｕｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｖａｃｕｕｍ ｐｕｍｐｉｎｇ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｖａｃｕｕｍ（ｏｒ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）ｗｉｌｌ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ ｇａｓ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ａｎｄ ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｎａｋｅｄ ｐｉｎｓ ｏｆ ｔｅｒｍｉｎａｌｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｖａｃｕｕｍ ｉｓ ａｌｓｏ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ３．５ ｍＡ，ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｌｉｍｉｔ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ Ｃｈｉｎａ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｔｅｒｍｉｎａｌ；ｖａｃｕｕｍ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ；ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ 制冷系统（包括空调、冰箱、冷柜及冷库等）在 充注制冷剂之前一定要抽真空，以排除管路中的 确实没碰到过，但是对于年产量上百万台的生产 企业来讲，确实会遇到这种现象。 笔者将通过试验，真实再现接线柱真空击穿 空气和水分。制冷设备和压缩机厂家都在沿用多 年的传统规定，即必须用真空泵抽真空，严禁用压 和真空漏电的现象，为日后的分析和预防提供帮 助。不过，这里需要说明的一点是，由于接线柱质 量问题造成的压缩机烧毁不在本文讨论范围 之内。 缩机抽真空，以防压缩机接线柱真空击穿烧毁或 电机冷却不足而烧毁 。 系统抽完真空后，必须首先充注制冷剂，然后 才可以给压缩机通电运转。严禁在真空状态下运 转压缩机。 １气体放电理论依据 人类文明始于火的使用，而人类的第一团火 用压缩机抽真空的作法源自于开启式压缩 是来自闪电。闪电就是２个云朵之间的空气被击 穿，形成电弧，从而构成了导电回路。理论上讲， 如果电场足够强，气体是能够被击穿的。在稀薄 气体中，如果有导电粒子（电子或阳离子等）和足 够的电压，就会形成电弧并导电，这就是常说的真 空击穿。 机。开启式压缩机的电机与压缩部件不在一个壳 体内，电机和接线柱永远处在空气中，不会处于真 空状态，因而也不存在真空损害问题。半封闭压 缩机和全封闭压缩机情况则完全不同。这两者的 电机和压缩部件会同时处于真空中，真空击穿和 电机冷却的问题因此也就被暴露出来。 早在１００年前，德国物理学家帕邢（Ｆｒｉｅｄｉｒｉｃｈ Ｐａｓｃｈｅｎ）就作了真空漏电的试验，并获得了漏电电 然而，真空对压缩机和电机的危害一直存在 争议。一些老师傅用几十年的经验证明，用压缩 机抽真空不会损坏压缩机，这其实是一种巧合。 虽然真空损坏压缩机的例子并不普遍，有些师傅 收稿日期：２００７一ｌ２－２８ 通讯作者：曾光，Ｅｍａｉｌ：ｚｅｎｇｇｕａｎｇ：＠ｄａｎｆｏｓｓ．ｃｏｍ 压与真空度的关系曲线ｌ２ （图１）。 压缩机内部出现深真空的机会是很多的。如 果此时通电，就可能导致真空带电现象。如果电 第５期 曾光等：压缩机接线柱真空击穿的试验模拟 立 唧 酞 佰 气压／托 图１ 击穿电压和压力的关系 压足够高，就会击穿，形成电弧，从而引起短路事 故。制冷系统在开启时，如果回气管路阀ｆ１（球 阀、电磁阀或压缩机角阀）没有打开，或者回气管 路干燥过滤器等严重堵塞，也会出现真空带电 现象。 电弧的温度可高达６ ０００℃，远远超过了铜和 钢的熔化温度。一旦出现电弧，接线柱和周边的 短路部位就可能在很短时间内局部熔化。图２清 楚地显示了熔化后的现象。 图２压缩机内接线柱烧毁 ２真空击穿试验模拟 笔者利用压缩机生产厂家的标准寿命测试 台，选用丹佛斯商用涡旋百福马压缩机ＳＭ １８５Ｓ４ 和商用活塞美优乐压缩机ＭＴ ３６空壳（三Ｙｆ￣／３８０ ～４（）（】Ｖ／Ｓ０ Ｈｚ），进行真空下的带电运转试验、真 空漏电试验和严重碳化的润滑油漏电试验，以证 实真空击穿、真空漏电的发生，并证明一般碳化润 滑油是不漏电的。 ２．１ 压缩机在真空下的运转试验 制冷系统（包括压缩机）在抽完真空后必须先 充注制冷剂，然后才能通电运转，这是一个常识。 笔者首先进行压缩机真空运转试验（图３）。 试验选用１台１５ ｈｐ普通涡旋压缩机（ＳＭ １８５一 图３真空运转测试台 Ｓ４），正常时运行功率为１２ ｋｗ，堵转电流为１７５ Ａ。 先将压缩机抽真空到８ Ｐａ以下，然后给压缩 机充注２００ ｇ的Ｒ２２制冷剂，压缩机内部压力升高 到３．６ ｂａｒ（绝对压力）。此时将压缩机排气口打 开，使压缩机内压力下降。 将压缩机通电运转，设备显示压缩机在真空 下的运转功率为２．３～２．４ ｋＷ。运转３ ｍｉｎ后，压 缩机壳体内发出一声闷响，压缩机停止运转，试验 结束。 检查试验台，发现以下状况：①三相电路中 ２００ Ａ的熔断器中有２个失效；②试验台１２５ Ａ 的空气开关过载跳闸；③８００ Ａ空气开关过载 跳闸。 将试验压缩机开壳后发现，内接线柱和突起 壳体有电弧烧毁熔融迹象（图４），接线柱及周边颜 图４压缩机内接线柱烧损情况 制冷与空凋 第８卷 图５压缩机电机接线端子 色发黑，为油碳化现象。电机塑料接线端子也有 明显烧焦和熔化现象（图５）。 试验结果表明，压缩机在抽真空状态下运行 是很危险的，压缩机内部击穿短路时电流很大。 压缩机壳体内接线柱等裸露带电部位会首先被击 穿而导致短路，并引起空气开关跳闸。 ２．２真空漏电试验 压缩机的电气安全测试是强制性的，国内外 都有标准。按照国际电工委员会ＩＥＣ ３３５—２—３４标 准ｌ３ｊ，施加８５０ Ｖ电压，检测５ Ｓ，泄漏电流不能大 于３．５ ｍＡ。我国的涡旋压缩机标准ＯＢ／Ｔ １８４２９－ ２００１《全封闭涡旋式制冷压缩机》 和压缩机电机 标准ＧＢ ４７０６．１７—２００４｛家用和类似用途电器的安 全电动机动性一压缩机的特殊要求》也规定，漏电电 流不应超过３．５ ｍＡｌ５］。 压缩机在真空（或低压力）下运转，在被击穿 发生短路之前，必须符合上述安全标准要求。即 使由于某种原因，压缩机没有击穿短路，其漏电电 流也必须符合安全标准，以免造成人身伤害。 笔者所作的真空漏电试验，选用漏电测试仪 和１个压缩机空壳（图６）。首先向空壳内按标准 压缩机充注压缩机油，然后抽真空到８ Ｐａ以下。 此时停止抽真空，并向壳内充注１００ ｇ制冷剂，壳 内压力升到３ ｂａｒ，以模拟Ｒ２２系统的真空情况。 用真空泵抽真空，可以获得不同壳内气压时的漏 电电流。 试验发现，壳内气压在３ ｂａｒ～４Ｏ Ｐａ的范围 内，压缩机壳体和接线柱的漏电电流都小于３．５ ｍＡ，可以认为不漏电。在深真空范围内，当气体 压力低于２０ Ｐａ直到２ Ｐａ时，漏电电流均大于３．５ 图６真空漏电测试 ｍＡ（表１），不符合安全标准要求。 表ｌ不同真空下的漏电电流 试验还发现，在１０ Ｐａ以下，漏电测试仪显示 接线柱对接线柱漏电。用６００ Ｖ电压测试时，结 果还是漏电。而２ Ｐａ是真空泵所能达到的极限， 所以没有继续进行试验。 另外，笔者还作了空气（壳体内全是空气）抽 真空漏电试验。试验过程与充注Ｒ２２的壳体测试 一样。当压力降低到３０ Ｐａ时，泄漏电流大于３．５ ｍＡ，开始漏电。而将真空度上升到４Ｏ Ｐａ时，泄漏 电流就小于３．５ ｍＡ，表明无漏电。这表明，即使 未充注制冷剂，全是空气，在低真空下也同样会存 在漏电问题。 ２．３碳化油漏电试验 脏油来源：从１台已经发生堵转现象的寿命试 验压缩机中倒出润滑油（图７），油色黑灰，油中有 大量的金属粉末，这是压缩机内磨损造成的。 试验过程如下：将上述润滑油倒入压缩机壳 体，摇晃使油覆盖内接线柱表面，保证内接线柱上 及其周围有脏油，用测试仪器检测接线柱对壳的 漏电情况。 试验结果显示，漏电电流为０．００５ ｍＡ，不漏 电。最后笔者将内接线柱泡在油中继续试验，其 漏电也只有０．００６ ｍＡ，表明不漏电。 第５期 曾光等：压缩机接线柱真空击穿的试验模拟 ・ ５７ ・ 造成接线柱烧毁，但尚未见到相关试验研究及报 道。同时，对造成压缩机接线柱烧毁的原因一直 很有争议。 笔者通过试验，成功模拟了压缩机接线柱的 真空击穿现象，证实真空击穿会在压缩机裸露的 内接线柱间发生，也证实了真空会导致大于３．５ ｍＡ的漏电电流，为分析类似事故的原因提供了有 力证据。 参考文献 ［１］韩润虎．美国谷司压缩机应用技术讲座第十三 讲压缩机常见故障分析（１）——电机烧毁．制冷技 图７用来作漏电试验的润滑油 术，２００４，（２）：５０—５２． 另外，在前一项试验中，笔者对试验后的失效 ［２３杨津基．气体放电．北京：科学出版社，１９８３． 压缩机进行了检查，发现油色不太深，压缩机也没 Ｅ３］ＩＥＣ ３３５—２—３４家用和类似用途电器的安全第２部分： 有大的磨损。这就是说，可以认为不是油中的金 电动机一压缩机的特殊要求． 属粉末导致的漏电。 Ｅ４－］ＧＢ／Ｔ １８４２９—２００１全封闭涡旋式制冷压缩机． ３ 结束语 ［５３ ＧＢ ４７０６．１７—２００４家用和类似用途电器的安全电动机 用压缩机抽真空和在真空下给压缩机通电会 动性一压缩机的特殊要求． （上接第４２页） 冷、供热，具有节能和环保意义的空调形式。新型 优势。 特点热 环通过对新风处理设备的合理设计，使其满足 ．． 要 翌墨 参考文献 ，。 。 低温大焓差新风处理的需要。由于自带冷源，机 Ｅ１］Ｍｕｍｍａ Ｓ Ａ．Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｏｕｔｄｏｏｒ ａｉｒ ｓｙｓ一 组只须外接冷却塔提供的循环冷却水，即可处理ｔｅｍｓ．ＡＳＨＲＡＥ Ｊ。“ｍ ｌ，２００１，４３（ ）：２８－３１． 新风。系统简单＇钴构紧凑，不需另设机房，便于 ： ＡＳ ‘综适暖通空 安装。 ［３３ Ｃｈｅｎ Ｘ Ｙ，Ｌｉ Ｚ，Ｊｉａｎｇ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｆｉｅｌｄ ｓｔｕｄｙ。ｎ ｉｎｄｅ一 采用直接蒸发方式处理新风，不受冷冻水结 ｐｅｎｄｅｎｔ ｄｅｈｕｍｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ一Ⅱ： 冰温度的，新风能达到所要求的低温，且因采Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｙｓｔｅｍ．ＡＳＨＲＡＥ Ｔｒａｎｓ， 用水冷冷凝器，蒸发温度受环境温度变化的影响 ２００５，ＨＩ（２）：２７７—２８４・ 小，机组性能安全可靠。水环热泵新风机组的新 ［ ］丁力行，邓玉艳・新风空调系统及作为新风机组 风处理能耗较冰蓄冷和冷水机组低，机组节能效 的水环热泵：中国，２００７２００５４５５４５８Ｅ５］ 强 ．． ２００８一一．０６ １ ， 杨， 最良．水环热泵空调系统若干问题 果好。 分析．流体机械，２００１，２９（１１）：５２—５４． 由此可见，水环热泵低温新风机组的开发，将 ［６］ＧＢ／Ｔ １４２９４—９３组合式空调机组． 突破制约新风系统在我国推广应用的瓶颈， ［７］殷平．新风系统（Ｄ０Ａｓ）研究（２）：设计方法．暖 使新风系统真正发挥其安全、健康、节能的 通空调，２００４，３４（２）：３７－４３．
