恒温恒湿机由制冷系统，加热系统，控制系统，湿度系统，送风循环系统，和传感器系统等组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。下面叙述几个主要系统的工作原理和工作过程。
制冷系统
制冷系统是综合试验箱的关键部分之一。一般来说，制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷，机械制冷采用蒸汽压缩式制冷，它们主要由压缩机，冷凝器，节流机构和蒸发器组成。如果我们试验的温度低温要达到-55℃，单级制冷难以满足要求，因此恒温恒湿箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。
恒温恒湿的制冷系统由两部分组成，分别称为高温部分和低温部分，每一部分是一个相对独立的制冷系统。
高温部分中制冷剂的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂的热量而汽化；低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象（试验箱内的空气）吸热以获取冷量。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。
加热系统
加热系统相对制冷系统而言，是比较简单。它主要有大功率电阻丝组成，由于试验箱要求的升温速率较大，因此试验箱的加热系统功率都比较大，而且在试验箱的底板也设有加热器。
控制系统
控制系统是综合试验箱的核心，它决定了试验箱的升温速率，精度等重要指标。现在试验箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式。由于控制系统基本上属于软件的范畴，而且此部分在使用过程中，一般不会出现问题。湿度系统和温度系统分为加湿和除湿两个子系统。
恒温恒湿机的电气连接
电气连接需要由具有资格的专业人员执行；
机组使用的电源为3N-50Hz 380/220V，应由专线提供作，机组提供了完整的内部电路，电路的安装及配置均按照设备铭牌中所标定的电压及频率；机器不可在超过制造范围的电压及频率下进行操作；
机组总电源进线为五色电缆，接入机组电器柜的相应接线端子排上（参见附后的随机电气资料）；在连接机组总电源进线时，需要注意五色电缆中线直径较细的芯线接三相电源中线，黄绿线接地，其余三根线接电源，连接细节参见附后的“电气接线图”；
在机组接通主电源前，应对三相交流供电进行检查，以确保所供电压波动范围不超过设备表明电压及频率的10%，对于高负荷场合（由于辅助设备的转换）能够引起电压的波动，此项检查尤为重要；
机组必须接地，且设置带熔断器的空气开关以保证设备在检查和服务时与电源绝缘；
熔断器的熔断功率必须与所安装机组的型号及类型相一致。熔断器应该安装在容易触及的机组控制板上；
电缆尺寸及熔断功率，供电电缆及主电熔器对于所安装的机组来说必须有对应正确的尺寸及熔断功率，细节参见附后的电气资料；
机组的电源进线上需要增加火警断电保护以便及时发现问题、减少不必要的麻烦。
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