V moderních klimatizačních systémech se motory ventilátorů hrát ústřední roli. Musí nejen zajistit stabilní proudění vzduchu, ale také zajistit dlouhodobý, efektivní a spolehlivý provoz. Aby toho bylo dosaženo, jsou motory ventilátorů a jejich hnací obvody navrženy se sofistikovanou „trojitou ochranou: nadproudovou ochranou, přepěťovou ochranou a ochranou proti přehřátí. Tyto ochranné mechanismy fungují jako „ochránci motoru, kteří rychle reagují na abnormální provozní podmínky, aby zabránili poškození nebo ještě závažnějším nehodám.
Nadproudová ochrana: Zastavení současných „Povodní“
Nadproudová ochrana je jedním z nejběžnějších ochranných opatření pro motory ventilátorů, které má zabránit vyhoření motoru v důsledku nadměrného proudu. K abnormálnímu nárůstu proudu může dojít z různých důvodů, jako je zaseknutí lopatek ventilátoru, zaseknutí ložisek, zkraty hnacího obvodu nebo nadměrné kolísání napětí. Když proud překročí jmenovitou hodnotu motoru, vytvoří se významný Jouleův ohřev, který rychle zvýší teplotu cívky, což nakonec vede k selhání izolace nebo dokonce vyhoření.
Nadproudovou ochranu lze realizovat několika způsoby:
Hardwarové snímání proudu: Jedná se o nejpřímější a nejspolehlivější metodu. Inženýři obvykle připojují odpor snímající proud (jako je bočníkový odpor nebo snímač Hallova jevu) do série s hnacím obvodem, aby monitorovali proud protékající motorem v reálném čase. Když napětí na rezistoru překročí přednastavenou prahovou hodnotu, čip ovladače (MCU/DSP) detekuje nadproudovou událost a okamžitě přeruší napájení motoru. Tato metoda nabízí rychlou odezvu a je jádrem ochranného obvodu.
Softwarové omezení proudu: V ovladačích motorů ventilátorů řízených PWM (Pulse Width Modulation) lze omezení proudu dosáhnout pomocí softwarového algoritmu. Čip ovladače nepřetržitě vzorkuje proud. Když se proud blíží nebezpečné úrovni, MCU proaktivně snižuje pracovní cyklus PWM, čímž snižuje výstupní napětí a proud a udržuje proud v bezpečném rozsahu. Tato metoda poskytuje přesnější ochranu a zabraňuje přechodným proudovým rázům.
Pojistky: Použití resetovatelné kondenzátorové pojistky (PPTC) nebo jednorázové pojistky na příkonu je jednoduchý a účinný způsob nadproudové ochrany. Když proud překročí určitou úroveň, odpor PPTC se dramaticky zvýší, což omezí proud; jednorázová pojistka se na druhé straně roztaví a zcela odpojí obvod. I když je tato metoda jednoduchá, automaticky se neobnoví a vyžaduje ruční výměnu.
Ochrana proti přepětí: Chrání před napěťovými špičkami
Ochrana proti přepětí řeší především abnormálně vysoká napájecí napětí. Například kolísání sítě, údery blesku nebo poruchy napájecího modulu mohou způsobit přechodné napěťové špičky. Nadměrné napětí může narušit čipy ovladače (jako jsou MOSFETy) a kondenzátory a ve vážných případech může způsobit požáry desek plošných spojů.
Mezi způsoby ochrany proti přepětí patří:
Diody TVS (Transient Voltage Suppressor): Připojení diody TVS (Transient Voltage Suppressor) paralelně se vstupem napájecího zdroje je běžným ochranným opatřením. Dioda TVS vykazuje vysoký odpor při normálním napětí. Když napětí na okamžik překročí své upínací napětí, rychle vede, odvádí přebytečnou energii na zem, čímž upne napětí na bezpečnou úroveň a chrání následné obvody.
Varistor: Varistory pracují na podobném principu jako diody TVS, ale mají nižší rychlost odezvy a větší kapacitu absorpce energie. Obvykle se používají k absorbování vysokoenergetických napěťových rázů a ochraně obvodů před poškozením.
Softwarová ochrana: ADC (analogově-digitální převodník) zabudovaný do čipu ovladače monitoruje napájecí napětí v reálném čase. Když napětí překročí bezpečnou prahovou hodnotu, software provede postupy ochrany proti přepětí, jako je zastavení výstupu ovladače a vstup do režimu ochrany proti poruchám, dokud se napětí nevrátí k normálu.
Ochrana proti přehřátí: Ochrana proti vysokoteplotní korozi
Motory ventilátorů se budou nadále zahřívat, když pracují při vysokém zatížení po delší dobu nebo když je špatný odvod tepla. Vysoké teploty jsou škodlivé pro elektronické součástky a cívky motoru, způsobují degradaci izolace, magnetickou demagnetizaci a poruchu mazání ložisek, což nakonec vede k trvalému poškození motoru. Ochrana proti přehřátí je zásadní pro zajištění dlouhodobé spolehlivosti motoru.
Ochrana proti přehřátí je realizována především prostřednictvím následujících metod:
Termistory (NTC/PTC): Instalace termistorů NTC (negativní teplotní koeficient) nebo PTC (pozitivní teplotní koeficient) na vinutí motoru nebo chladiče řidiče je běžnou praxí. odpor NTC klesá s rostoucí teplotou, zatímco odpor PTC klesá. Sledováním změny odporu termistoru může MCU přesně určit teplotu motoru. Když teplota překročí předem nastavený bezpečnostní práh, ovladač zahájí ochranný postup, jako je snížení rychlosti motoru za účelem snížení tepla nebo přímé vypnutí napájení.
Interní čipový teplotní senzor: Některé špičkové čipy ovladačů nebo MCU mají integrované teplotní senzory. Tyto vestavěné senzory monitorují teplotu čipu v reálném čase. Když se čip přehřívá, automaticky sníží provozní frekvenci nebo vypnou výstup, aby se zabránilo vyhoření. Externí teplotní senzor: U vysokovýkonných motorů je na skříni motoru často instalován nezávislý teplotní senzor (jako je termočlánek), který přesněji monitoruje celkovou teplotu motoru a poskytuje zpětnou vazbu hlavnímu řídicímu systému. Pokud teplota překročí stanovený limit, provede klimatizační systém příslušné úpravy, jako například vydání alarmu nebo vypnutí jednotky.
