A modern légkondicionáló rendszerekben, ventilátor motorok központi szerepet játsszon. Nemcsak stabil légáramlást kell biztosítaniuk, hanem hosszú távú, hatékony és megbízható működést is. Ennek elérése érdekében a ventilátormotorokat és meghajtó áramköreiket kifinomult „hármas védelemmel“ tervezték: túláramvédelemmel, túlfeszültség-védelemmel és túlhőmérséklet-védelemmel. Ezek a védelmi mechanizmusok a motor "őrzőiként“ működnek, gyorsan reagálnak a rendellenes működési feltételekre, hogy megakadályozzák a károkat vagy még súlyosabb baleseteket.
Túláramvédelem: Az áram „árvizek“ leállítása
A túláramvédelem a ventilátormotorok egyik leggyakoribb védelmi intézkedése, amelyet a túlzott áram miatti motorkiégés megelőzésére terveztek. A rendellenes áramnövekedés számos okból következhet be, például a ventilátorlapátok elakadása, a csapágyak elakadása, a meghajtó áramkör rövidzárlata vagy a túlzott feszültségingadozás miatt. Ha az áram meghaladja a motor névleges értékét, jelentős Joule-fűtés keletkezik, ami gyorsan növeli a tekercs hőmérsékletét, ami végül a szigetelés meghibásodásához vagy akár kiégéséhez vezet.
A túláramvédelem többféleképpen valósítható meg:
Hardveres áramérzékelés: Ez a legközvetlenebb és legmegbízhatóbb módszer. A mérnökök általában egy áramérzékelő ellenállást (például söntellenállást vagy Hall-effektus-érzékelőt) kapcsolnak sorba a meghajtó áramkörrel, hogy valós időben figyeljék a motoron átfolyó áramot. Amikor az ellenállás feszültsége meghalad egy előre beállított küszöbértéket, a meghajtó chip (MCU/DSP) túláramot észlel, és azonnal lekapcsolja a motor áramellátását. Ez a módszer gyors reagálást kínál, és a védelmi áramkör magja.
Szoftveráram-korlátozás: A PWM (Pulse Width Modulation) által vezérelt ventilátormotor-meghajtókban az áramkorlátozás szoftveralgoritmuson keresztül érhető el. A meghajtó chip folyamatosan mintát vesz az áramból. Amikor az áram veszélyes szinthez közelít, az MCU proaktívan csökkenti a PWM munkaciklust, ezáltal csökkenti a kimeneti feszültséget és áramot, biztonságos tartományon belül tartva az áramot. Ez a módszer pontosabb védelmet nyújt, és megakadályozza a tranziens áramlökéseket.
Biztosítékok: Egy visszaállítható kondenzátor biztosíték (PPTC) vagy egy eldobható biztosíték használata a tápbemenetnél egyszerű és hatékony túláramvédelmi módszer. Amikor az áram meghalad egy bizonyos szintet, a PPTC ellenállása drámaian megnő, korlátozva az áramot; egy eldobható biztosíték viszont megolvad, teljesen leválasztva az áramkört. Bár egyszerű, ez a módszer nem áll helyre automatikusan, és kézi cserét igényel.
Túlfeszültség védelem: Véd a feszültségcsúcsok ellen
A túlfeszültség-védelem elsősorban a rendellenesen magas tápfeszültségeket kezeli. Például a hálózati ingadozások, a villámcsapások vagy a tápmodul meghibásodásai mind tranziens feszültségcsúcsokat okozhatnak. A túlzott feszültség meghibásíthatja a meghajtó chipeket (például MOSFET-eket) és a kondenzátorokat, súlyos esetekben pedig áramköri tüzet okozhat.
A túlfeszültség elleni védelmi módszerek a következők
TVS (Transient Voltage Suppressor) diódák: TVS (Transient Voltage Suppressor) dióda csatlakoztatása a tápegység bemenetével párhuzamosan gyakori védelmi intézkedés. A TVS dióda nagy ellenállást mutat normál feszültség mellett. Amikor a feszültség egy pillanatra meghaladja a szorítófeszültségét, gyorsan vezet, a felesleges energiát a földre tereli, ezáltal biztonságos szintre szorítja a feszültséget, és védi a következő áramköröket.
Varisztor: A varisztorok a TVS diódákhoz hasonló elven működnek, de lassabb a válaszsebességük és nagyobb az energiaelnyelő képességük. Általában nagy energiájú feszültséglökések elnyelésére és az áramkörök károsodástól való védelmére használják.
Szoftvervédelem: A meghajtó chipbe épített ADC (analóg-digitális átalakító) valós időben figyeli a tápfeszültséget. Ha a feszültség túllép egy biztonságos küszöbértéket, a szoftver túlfeszültség-védelmi eljárásokat hajt végre, például leállítja a meghajtó kimenetét, és hibavédelmi módba lép, amíg a feszültség vissza nem tér a normál értékre.
Túlmelegedés elleni védelem: Véd a magas hőmérsékletű korrózió ellen
A ventilátormotorok továbbra is felmelegednek, ha hosszabb ideig nagy terhelés mellett működnek, vagy ha a hőelvezetés gyenge. A magas hőmérséklet káros az elektronikus alkatrészekre és a motortekercsekre, szigetelésromlást, mágneses lemágnesezést és csapágykenési meghibásodást okoz, ami végső soron a motor maradandó károsodásához vezet. A túlmelegedés elleni védelem kulcsfontosságú a motor hosszú távú megbízhatóságának biztosításához.
A túlhevülés elleni védelem elsősorban a következő módszerekkel valósul meg:
Termisztorok (NTC/PTC): NTC (negatív hőmérsékleti együttható) vagy PTC (pozitív hőmérsékleti együttható) termisztorok felszerelése motortekercsekre vagy vezető hűtőbordákra bevett gyakorlat. Az NTC ellenállás a hőmérséklet emelkedésével csökken, míg a PTC ellenállás csökken. A termisztor ellenállásának változását figyelve az MCU pontosan meg tudja határozni a motor hőmérsékletét. Amikor a hőmérséklet meghalad egy előre beállított biztonsági küszöbértéket, a vezérlő védelmi eljárást indít, például csökkenti a motor fordulatszámát a hő csökkentése érdekében, vagy közvetlenül lekapcsolja a tápegységet.
Belső chiphőmérséklet-érzékelő: Egyes csúcskategóriás illesztőprogram-chipek vagy MCU-k integrált hőmérséklet-érzékelőkkel rendelkeznek. Ezek a beépített érzékelők valós időben figyelik a chip hőmérsékletét. Amikor a chip túlmelegszik, automatikusan csökkentik a működési frekvenciát vagy leállítják a kimenetet, hogy megakadályozzák a kiégést. Külső hőmérséklet-érzékelő: A nagy teljesítményű motorok esetében gyakran független hőmérséklet-érzékelőt (például hőelemet) szerelnek fel a motorházra, hogy pontosabban figyeljék a motor teljes hőmérsékletét, és visszajelzést adjanak a fő vezérlőrendszernek. Ha a hőmérséklet meghaladja a megadott határértéket, a légkondicionáló rendszer elvégzi a megfelelő beállításokat, például riasztást ad ki vagy leállítja az egységet.
