V moderných klimatizačných systémoch sa motory ventilátorov hrať ústrednú úlohu. Musia nielen poskytovať stabilné prúdenie vzduchu, ale aj zabezpečiť dlhodobú, efektívnu a spoľahlivú prevádzku. Na dosiahnutie tohto cieľa sú motory ventilátorov a ich hnacie obvody navrhnuté so sofistikovanou „trojitou ochranou“: nadprúdovou ochranou, ochranou proti prepätiu a ochranou proti prehriatiu. Tieto ochranné mechanizmy fungujú ako „strážcovia“ motora, rýchlo reagujú na abnormálne prevádzkové podmienky, aby sa zabránilo poškodeniu alebo ešte vážnejším nehodám.
Nadprúdová ochrana: Zastavenie prúdu „povodne“
Nadprúdová ochrana je jedným z najbežnejších ochranných opatrení pre motory ventilátorov, ktoré sú navrhnuté tak, aby zabránili vyhoreniu motora v dôsledku nadmerného prúdu. Abnormálne zvýšenie prúdu môže nastať z rôznych dôvodov, ako je zaseknutie lopatiek ventilátora, zaseknutie ložísk, skraty budiaceho obvodu alebo nadmerné kolísanie napätia. Keď prúd prekročí menovitú hodnotu motora, vytvorí sa významné zahrievanie Joule, čo rýchlo zvyšuje teplotu cievky, čo v konečnom dôsledku vedie k poruche izolácie alebo dokonca k vyhoreniu.
Nadprúdová ochrana môže byť realizovaná niekoľkými spôsobmi:
Hardvérové snímanie prúdu: Toto je najpriamejšia a najspoľahlivejšia metóda. Inžinieri zvyčajne pripájajú odpor snímajúci prúd (ako je bočný odpor alebo snímač Hallovho efektu) do série s budiacim obvodom, aby monitorovali prúd pretekajúci motorom v reálnom čase. Keď napätie na rezistore prekročí prednastavenú prahovú hodnotu, čip ovládača (MCU/DSP) deteguje nadprúdovú udalosť a okamžite preruší napájanie motora. Táto metóda ponúka rýchlu odozvu a je jadrom ochranného obvodu.
Obmedzenie prúdu softvéru: V ovládačoch motora ventilátora riadených PWM (modulácia šírky impulzu) je možné obmedzenie prúdu dosiahnuť pomocou softvérového algoritmu. Čip ovládača priebežne vzorkuje prúd. Keď sa prúd priblíži k nebezpečnej úrovni, MCU proaktívne zníži pracovný cyklus PWM, čím zníži výstupné napätie a prúd, čím udrží prúd v bezpečnom rozsahu. Táto metóda poskytuje presnejšiu ochranu a zabraňuje prechodným prúdovým rázom.
Poistky: Použitie resetovateľnej kondenzátorovej poistky (PPTC) alebo jednorazovej poistky na príkone je jednoduchý a účinný spôsob ochrany proti nadprúdu. Keď prúd prekročí určitú úroveň, odpor PPTC sa dramaticky zvýši, čím sa obmedzí prúd; jednorazová poistka sa na druhej strane roztopí a úplne odpojí obvod. Aj keď je táto metóda jednoduchá, automaticky sa neobnoví a vyžaduje manuálnu výmenu.
Ochrana proti prepätiu: Chráni pred napäťovými špičkami
Ochrana proti prepätiu primárne rieši abnormálne vysoké napájacie napätia. Napríklad kolísanie siete, údery blesku alebo poruchy napájacieho modulu môžu spôsobiť prechodné napäťové špičky. Nadmerné napätie môže narušiť budiace čipy (ako sú MOSFET) a kondenzátory a v závažných prípadoch môže spôsobiť požiar dosky plošných spojov.
Metódy ochrany proti prepätiu zahŕňajú
Diódy TVS (Transient Voltage Suppressor): Pripojenie diódy TVS (Transient Voltage Suppressor) paralelne so vstupom napájania je bežným ochranným opatrením. Dióda TVS vykazuje vysoký odpor pri normálnom napätí. Keď napätie na chvíľu prekročí svoje upínacie napätie, rýchlo vedie, odvádza prebytočnú energiu na zem, čím upne napätie na bezpečnú úroveň a chráni nasledujúce obvody.
Varistor: Varistory pracujú na podobnom princípe ako diódy TVS, ale majú nižšiu rýchlosť odozvy a väčšiu kapacitu absorpcie energie. Zvyčajne sa používajú na absorbovanie vysokoenergetických napäťových rázov a ochranu obvodov pred poškodením.
Ochrana softvéru: ADC (analógovo-digitálny prevodník) zabudovaný v čipe ovládača monitoruje napájacie napätie v reálnom čase. Keď napätie prekročí bezpečnú prahovú hodnotu, softvér vykoná postupy ochrany proti prepätiu, ako je zastavenie výstupu ovládača a vstup do režimu ochrany proti poruchám, kým sa napätie nevráti do normálu.
Ochrana proti prehriatiu: Ochrana pred vysokoteplotnou koróziou
Motory ventilátora sa budú naďalej zahrievať pri prevádzke pri vysokom zaťažení počas dlhších období alebo pri slabom odvode tepla. Vysoké teploty sú škodlivé pre elektronické súčiastky a cievky motora, spôsobujú degradáciu izolácie, magnetickú demagnetizáciu a poruchu mazania ložísk, čo v konečnom dôsledku vedie k trvalému poškodeniu motora. Ochrana proti prehriatiu je rozhodujúca pre zabezpečenie dlhodobej spoľahlivosti motora.
Ochrana proti prehriatiu sa realizuje predovšetkým prostredníctvom nasledujúcich metód:
Termistory (NTC/PTC): Inštalácia termistorov NTC (záporný teplotný koeficient) alebo PTC (kladný teplotný koeficient) na vinutia motora alebo chladiče vodiča je bežnou praxou. NTC odpor klesá so zvyšujúcou sa teplotou, zatiaľ čo PTC odpor klesá. Monitorovaním zmeny odporu termistora môže MCU presne určiť teplotu motora. Keď teplota prekročí prednastavený bezpečnostný prah, regulátor spustí ochranný postup, ako je zníženie otáčok motora na zníženie tepla alebo priame vypnutie napájania.
Interný čipový snímač teploty: Niektoré špičkové čipy ovládačov alebo MCU majú integrované snímače teploty. Tieto vstavané senzory monitorujú teplotu čipu v reálnom čase. Keď sa čip prehrieva, automaticky znižujú prevádzkovú frekvenciu alebo vypínajú výstup, aby sa zabránilo vyhoreniu. Externý snímač teploty: V prípade vysokovýkonných motorov sa na skriňu motora často inštaluje nezávislý snímač teploty (napríklad termočlánok), ktorý presnejšie monitoruje celkovú teplotu motora a poskytuje spätnú väzbu hlavnému riadiacemu systému. Ak teplota prekročí stanovený limit, klimatizačný systém vykoná príslušné úpravy, ako je napríklad vydanie alarmu alebo vypnutie jednotky.
