Compresoarele AC au protecție termică?

Înțelegerea protecției termice în compresoarele de curent alternativ

Da, practic toate compresoarele moderne de curent alternativ sunt echipate cu dispozitive de protecție termică concepute pentru a preveni defecțiunile catastrofale din cauza supraîncălzirii. Aceste componente critice de siguranță monitorizează temperatura compresorului și întrerup automat alimentarea atunci când sunt detectate niveluri periculoase de căldură, protejând motorul scump al compresorului de deteriorarea permanentă. Protectoarele termice au devenit echipamente standard în sistemele de aer condiționat rezidențiale, comerciale și industriale, reprezentând o protecție esențială care prelungește durata de viață a echipamentului și previne reparațiile costisitoare. Înțelegerea modului în care funcționează aceste dispozitive, a diferitelor tipuri disponibile și a caracteristicilor lor operaționale le permite tehnicienilor HVAC și proprietarilor de proprietăți să întrețină în mod corespunzător sistemele de răcire și să diagnosticheze problemele atunci când apar.

Implementarea protecției termice în compresoarele de curent alternativ abordează vulnerabilitatea fundamentală a motoarelor electrice la deteriorarea termică. Motoarele compresoarelor generează căldură în timpul funcționării normale prin rezistență electrică și frecare mecanică, absorbind simultan căldură din agentul frigorific în timpul ciclului de compresie. În condiții normale, această căldură se disipează în mod adecvat prin carcasa compresorului și prin circulația agentului frigorific. Cu toate acestea, condițiile anormale de funcționare, cum ar fi încărcarea scăzută a agentului frigorific, fluxul de aer restricționat, problemele electrice sau problemele mecanice pot determina creșterea temperaturii la niveluri periculoase. Fără protecție termică, aceste condiții ar distruge rapid înfășurările motorului, necesitând înlocuirea completă a compresorului cu cheltuieli semnificative.

Tipuri de protectoare termice utilizate în compresoarele de curent alternativ

Protectoare termice interne

Protectoarele termice interne sunt montate direct în carcasa compresorului, de obicei încorporate sau atașate la înfășurările motorului, unde pot detecta cu precizie temperatura reală a înfășurării. Aceste dispozitive oferă cea mai precisă monitorizare a temperaturii, deoarece măsoară căldura la sursa sa, mai degrabă decât se bazează pe măsurători indirecte. Cel mai obișnuit tip este protecția discului klixon sau bimetalic, care constă dintr-un disc bimetalic sensibil la temperatură, care se deschide când atinge o temperatură predeterminată, întrerupând fluxul de curent către motorul compresorului. Protecțiile interne se activează de obicei la temperaturi cuprinse între 115 °C și 135 °C (240 °F și 275 °F), în funcție de designul specific al compresorului și de specificațiile producătorului.

Protectoarele termice interne oferă o protecție superioară, deoarece răspund direct la temperatura motorului, mai degrabă decât condițiile ambientale sau indicatorii secundari. Când protectorul se declanșează, compresorul se oprește imediat, prevenind o creștere suplimentară a temperaturii. Pe măsură ce motorul se răcește, discul bimetalic revine la forma inițială și contactele se închid, permițând compresorului să repornească odată ce temperatura scade sub punctul de resetare, de obicei cu 20-30°C (35-55°F) mai mic decât punctul de declanșare. Această funcționalitate de resetare automată înseamnă că sistemul va încerca să repornească după răcire, ceea ce poate fi fie benefic, fie problematic, în funcție de faptul dacă cauza de bază a supraîncălzirii a fost rezolvată.

Protectoare termice externe

Protectoarele termice externe sunt montate pe exteriorul carcasei compresorului, detectând temperatura prin contactul cu carcasa compresorului, mai degrabă decât prin măsurarea directă a temperaturii înfășurării. Aceste dispozitive sunt mai accesibile pentru înlocuire și testare, dar oferă o monitorizare mai puțin precisă a temperaturii în comparație cu protectoarele interne. Protectoarele externe sunt de obicei în două tipuri: protectoare de întrerupere de linie care întrerup alimentarea întregului circuit al compresorului și protectoare de serviciu pilot care deschid un circuit de control pentru a activa un contactor sau un releu care deconectează alimentarea compresorului. Protectoarele termice externe se activează în general la temperaturi mai scăzute decât dispozitivele interne, de obicei între 90°C și 120°C (195°F până la 250°F), oferind un strat suplimentar de protecție înainte de declanșarea dispozitivelor interne.

Combinații de protecție

Multe compresoare moderne folosesc protectoare combinate de suprasarcină termică care răspund atât la temperatură, cât și la consumul de curent. Aceste dispozitive sofisticate monitorizează amperajul motorului pe lângă temperatură, oferind protecție împotriva stărilor de blocare a rotorului, a dezechilibrelor de tensiune și a altor probleme electrice care ar putea să nu provoace imediat creșterea temperaturii, dar pot deteriora motorul în timp. Protectoarele combinate au de obicei un element de încălzire conectat în serie cu compresorul care încălzește discul bimetalic pe baza fluxului de curent, completând protecția bazată pe temperatură. Această funcționare în mod dublu permite un răspuns mai rapid la anumite condiții de defecțiune și oferă o protecție mai cuprinzătoare a motorului.

Cum funcționează dispozitivele de protecție termică în condiții reale

Înțelegerea ciclului de funcționare al protectorilor termici îi ajută pe tehnicieni să diagnosticheze problemele sistemului și să facă distincția între defecțiunile protectorului și alte probleme care cauzează oprirea compresorului. În timpul funcționării normale, protector termic rămâne închis, permițând curentului să circule către motorul compresorului. Pe măsură ce motorul funcționează, generează căldură pe care protectorul o monitorizează continuu. Dacă condițiile de funcționare fac ca temperatura să crească peste nivelurile normale, elementul sensibil la temperatură al protectorului începe să se apropie de punctul său de declanșare. Viteza de creștere a temperaturii depinde de gravitatea problemei care provoacă supraîncălzirea, cu probleme grave, cum ar fi pierderea completă a încărcăturii de agent frigorific sau condițiile rotorului blocat, care provoacă creșteri rapide de temperatură.

Când temperatura de declanșare este atinsă, contactele protectorului se deschid, întrerupând fluxul de putere către motorul compresorului. Pierderea bruscă a puterii face ca compresorul să se oprească, eliminând generarea de căldură din funcționarea motorului și munca de compresie. Apoi începe disiparea căldurii, compresorul răcindu-se treptat prin conducție către aerul și suprafețele din jur. Viteza de răcire variază în funcție de temperatura ambientală, dimensiunea compresorului și dacă ventilatorul exterior continuă să funcționeze. Pentru compresoarele rezidențiale tipice în condiții ambientale moderate, răcirea la temperatura de resetare necesită de obicei 5-15 minute, deși această perioadă poate fi considerabil mai lungă la temperaturi ambientale ridicate sau pentru compresoarele comerciale mai mari.

Cauze comune ale activării protectorului termic

Protectoarele termice se activează ca răspuns la temperaturile ridicate ale compresorului, dar cauzele subiacente ale supraîncălzirii variază foarte mult și necesită un diagnostic sistematic pentru a le identifica și corecta. Încărcarea scăzută a agentului frigorific reprezintă una dintre cele mai frecvente cauze ale declanșării protectorului termic, deoarece agentul frigorific insuficient reduce răcirea motorului compresorului și provoacă temperaturi de descărcare mai ridicate. Scurgerile de agent frigorific se dezvoltă în timp din coroziune, fisuri induse de vibrații sau defecțiuni ale fitingurilor, reducând treptat încărcarea sistemului până când capacitatea de răcire scade și temperatura compresorului crește. Tehnicienii ar trebui să măsoare supraîncălzirea și subrăcirea pentru a verifica încărcarea corespunzătoare și să folosească echipament de detectare a scurgerilor pentru a localiza și repara scurgerile înainte de a reîncărca sistemul.

Fluxul de aer restricționat prin serpentina condensatorului face ca presiunea de descărcare să crească, crescând munca de compresie și generarea de căldură, reducând în același timp capacitatea de respingere a căldurii. Restricțiile obișnuite ale fluxului de aer includ serpentine murdare acoperite cu praf, polen sau resturi; ventilatoare condensatoare blocate de la motoare defectate sau lagăre gripate; și spațiul liber inadecvat în jurul unității exterioare împiedicând ventilația corespunzătoare. Problemele electrice, inclusiv dezechilibrele de tensiune, monofazate în sistemele trifazate sau conexiunile de cabluri degradate creează consum excesiv de curent și generare de căldură. Probleme mecanice, cum ar fi rulmenți defectați, slăbirea agentului frigorific din cauza încărcării sau instalării necorespunzătoare sau defecțiunile supapelor interne cresc sarcina și temperatura motorului, declanșând protecția termică.

• Încărcare scăzută de agent frigorific reducând răcirea motorului și crește temperatura de descărcare dincolo de limitele de funcționare sigure
• Bateriile condensatorului murdare limitează respingerea căldurii și provoacă presiuni și temperaturi de condensare ridicate
• Motorul ventilatorului condensatorului defect, împiedicând fluxul adecvat de aer prin serpentina condensatorului în timpul funcționării
• Probleme de tensiune, inclusiv tensiune joasă, dezechilibru de tensiune sau monofazat care cauzează consum excesiv de curent și încălzire
• Dispozitiv de dozare restricționat sau filtru uscător care reduce debitul de agent frigorific și funcționarea corectă a sistemului
• Condițiile de supraîncărcare cresc presiunea de refulare și compresorul funcționează peste specificațiile de proiectare
• Defecțiuni mecanice, inclusiv rulmenți uzați, supape sparte sau deteriorări interne care cresc frecarea și căldura
• Temperatura ambientală extremă depășește parametrii de proiectare a echipamentului pentru perioade lungi de timp

Diagnosticarea problemelor cu protecția termică

Diagnosticul sistematic face distincția între activarea protectorului termic din cauza condițiilor legitime de supraîncălzire și defecțiunile protectorului care cauzează declanșarea neplăcută. Începeți diagnosticul determinând dacă compresorul se supraîncălzește sau dacă protectorul funcționează defectuos. Utilizați un termometru cu infraroșu sau un termometru de contact pentru a măsura temperatura carcasei compresorului în timpul funcționării și imediat după oprire. Dacă temperaturile măsurate se apropie sau depășesc punctele de declanșare tipice (90-135°C în funcție de tipul de protecție) atunci când unitatea se declanșează, protectorul funcționează corect și diagnosticul ar trebui să se concentreze pe identificarea cauzei supraîncălzirii. În schimb, dacă compresorul se declanșează la temperaturi normale de funcționare sub 80°C, protectorul termic în sine poate fi defect.

Pentru sistemele care parcurg în mod repetat protecția termică, monitorizați intervalul de timp dintre pornire și oprire. Timpii de funcționare foarte scurti de mai puțin de un minut indică de obicei probleme electrice, cum ar fi rotorul blocat, monofazat sau probleme severe de tensiune, mai degrabă decât oprirea legată de temperatură. Timpul de funcționare de 5-15 minute înainte de oprire sugerează supraîncălzirea reală din cauza agentului frigorific, a fluxului de aer sau a problemelor mecanice. Verificați presiunile sistemului în timpul funcționării, comparând presiunile de aspirație și refulare cu specificațiile producătorului pentru condițiile ambientale. Presiunea scăzută de aspirație combinată cu presiunea mare de descărcare indică restricții de agent frigorific, în timp ce presiuni mari de aspirație și de descărcare sugerează supraîncărcare sau necondensabil în sistem.

Testarea și înlocuirea protectoarelor termice

Testarea protectoarelor termice necesită abordări diferite pentru dispozitivele interne față de cele externe. Protectoarele termice externe pot fi testate direct folosind un ohmmetru pentru a verifica continuitatea între bornele de protecție atunci când sunt răcite. Un protector extern care funcționează corespunzător arată rezistență zero sau aproape de zero atunci când este la temperatura camerei, indicând contacte închise. Dacă protectorul prezintă o rezistență infinită când este rece, contactele sunt blocate deschise și dispozitivul s-a defectat. Pentru a verifica răspunsul la temperatură, încălziți cu atenție protectorul folosind un pistol termic în timp ce monitorizați rezistența, care ar trebui să treacă la infinit (circuit deschis) la temperatura nominală de declanșare. Această testare trebuie efectuată cu protectorul scos din sistem pentru a evita deteriorarea componentelor din jur.

Protectoarele termice interne nu pot fi testate direct fără deschiderea compresorului, ceea ce nu este practic pentru unitățile sigilate. În schimb, diagnosticarea se bazează pe măsurarea rezistenței compresorului între terminale și observarea comportamentului operațional. Un compresor cu un protector intern deschis prezintă o rezistență infinită între bornele comune și de funcționare sau între bornele comune și de pornire, în funcție de locația protectorului în circuit. Permiteți un timp de răcire adecvat dacă compresorul a funcționat recent, deoarece protectorul poate fi pur și simplu în starea sa normală deschisă, așteptând să fie resetat. Dacă rezistența rămâne infinită după 30 de minute de răcire la temperatură ambientală moderată, protectorul poate fi blocat deschis sau înfășurările motorului pot fi deteriorate, necesitând înlocuirea compresorului.

Proceduri de înlocuire a protectoarelor termice externe

Înlocuirea protectoarelor termice externe este simplă, dar necesită atenție la instalarea corectă pentru o funcționare eficientă. Înainte de a începe înlocuirea, deconectați alimentarea electrică a unității de aer condiționat și verificați absența tensiunii folosind un multimetru. Descărcați orice energie stocată în condensatoare prin scurtcircuitarea bornelor cu o șurubelniță izolată. Îndepărtați protectorul termic existent prin deconectarea bornelor cablului și îndepărtarea feroneriei de montare care îl fixează pe carcasa compresorului. Curățați bine suprafața de montare, îndepărtând orice pastă termică veche, coroziune sau reziduuri care ar putea interfera cu contactul termic dintre noul protector și carcasa compresorului.

Selectați un protector termic de înlocuire cu specificațiile care se potrivesc cu dispozitivul original, acordând o atenție deosebită temperaturii de declanșare, temperaturii de resetare, curentului nominal și stilului de montare. Aplicați un strat subțire de pastă termoconductoare pe suprafața de contact a noului protector pentru a asigura un transfer eficient de căldură de la carcasa compresorului. Montați protectorul ferm pe compresor, poziționându-l în aceeași locație cu dispozitivul original. Majoritatea producătorilor specifică instalarea pe partea superioară a corpului compresorului unde temperaturile sunt cele mai ridicate. Conectați cablurile electrice în conformitate cu schema de circuit, asigurându-vă un ecartament adecvat al firului pentru curentul nominal și asigurați conexiunile terminale care nu vor vibra slăbite în timpul funcționării compresorului.

Prevenirea activării protectorului termic prin întreținere

Întreținerea preventivă reduce în mod semnificativ activarea protectorului termic prin abordarea condițiilor de bază care cauzează supraîncălzirea compresorului. Implementați un program regulat de întreținere, inclusiv curățarea trimestrială a bateriei condensatorului pentru a menține capacitatea adecvată de respingere a căldurii. Curățați bobinele folosind metode adecvate pentru designul specific al bobinei, cu bobinele tip aripioare care răspund bine la spălarea blândă cu apă și soluții de curățare a bobinei aprobate, în timp ce bobinele cu microcanal necesită o curățare mai atentă pentru a evita deteriorarea. Inspectați și curățați ventilatoarele condensatorului, verificând direcția corectă de rotație, fluxul adecvat de aer și absența reziduurilor sau a obstacolelor în jurul unității exterioare.

Monitorizați parametrii electrici, inclusiv tensiunea la deconectare în timpul funcționării compresorului, comparând măsurătorile cu specificațiile de pe plăcuța de identificare. Tensiunea ar trebui să rămână în intervalul ±10% din tensiunea nominală, sistemele trifazate arătând echilibrul de tensiune cu 2% în toate fazele. Verificați consumul de curent cu valorile nominale de pe plăcuța de identificare, investigând orice amperaj semnificativ mai mare al compresorului decât cel specificat. Verificați anual încărcarea corespunzătoare a agentului frigorific prin măsurarea supraîncălzirii și subrăcirii, ajustând încărcarea numai atunci când măsurătorile nu se încadrează în specificațiile producătorului. Remediați imediat orice scurgere de agent frigorific, în loc să adăugați pur și simplu încărcare, deoarece supraîncălzirea repetată de la încărcare scăzută reduce semnificativ durata de viață a compresorului, chiar și atunci când protecția termică previne defecțiunea imediată.

Înțelegerea limitelor protecției termice

În timp ce dispozitivele de protecție termică oferă protecție esențială împotriva defecțiunilor catastrofale ale compresorului, acestea au limitări pe care utilizatorii și tehnicienii ar trebui să le înțeleagă. Protectoarele termice răspund la temperatură, nu la cauzele care stau la baza supraîncălzirii, ceea ce înseamnă că tratează mai degrabă simptomele decât problemele. Un sistem care circulă în mod repetat pe protecția termică continuă să sufere din cauza stării de supraîncălzire, acumulând daune cu fiecare ciclu, chiar dacă protectorul previne defecțiunea imediată. Funcționarea prelungită în această condiție marginală degradează izolația motorului, suprafețele lagărelor și calitatea uleiului frigorific, ducând în cele din urmă la defectarea compresorului, în ciuda faptului că protecția termică este prezentă și funcțională.

Protectoarele termice nu pot proteja împotriva tuturor modurilor de defecțiune care afectează compresoarele. Defecțiunile mecanice bruște, cum ar fi bielele rupte, plăcile supapelor sparte sau blocarea catastrofală a rulmentului apar prea repede pentru ca protecția termică să prevină deteriorarea. Defecțiunile treptate, inclusiv scurgeri lente de agent frigorific, pot funcționa sub punctele de declanșare a protecției termice, provocând în același timp performanțe de răcire inadecvate și nemulțumirea clienților. Înțelegerea acestor limitări întărește importanța abordării cauzelor fundamentale ale activării protectorului termic, mai degrabă decât a vedea protectorul ca o soluție permanentă la problemele de funcționare în curs. Atunci când un protector termic se declanșează, semnalează o problemă care necesită investigare și corectare, nu doar un inconvenient temporar care trebuie tolerat.

Tehnologii avansate de protecție termică

Sistemele moderne HVAC încorporează din ce în ce mai mult tehnologii avansate de protecție termică care oferă o monitorizare și o protecție mai sofisticată decât protectoarele bimetalice tradiționale. Modulele electronice de protecție termică utilizează senzori cu termistori și comutare în stare solidă pentru a oferi o monitorizare mai precisă a temperaturii și timpi de răspuns mai rapid. Aceste dispozitive pot fi integrate cu comenzile sistemului pentru a furniza informații de diagnosticare, pentru a urmări tendințele de funcționare și pentru a diferenția între ciclul termic normal și dezvoltarea problemelor care necesită atenție de service. Unele sisteme rezidențiale premium și cele mai multe instalații comerciale includ acum module de protecție a compresoarelor care monitorizează mai mulți parametri, inclusiv temperatura, curentul, tensiunea și ciclurile de funcționare pentru a oferi o protecție completă a motorului.

Sistemele de compresoare cu viteză variabilă utilizează algoritmi sofisticați de protecție a motorului, integrați în sistemul de acţionare cu invertor, care monitorizează continuu temperatura, curentul și viteza motorului pentru a optimiza protecția, maximizând în același timp flexibilitatea operațională. Aceste sisteme pot reduce viteza compresorului atunci când se apropie de limitele termice, mai degrabă decât să se oprească complet, menținând o anumită capacitate de răcire, prevenind în același timp deteriorarea. Termostatele inteligente și sistemele de management al clădirilor încorporează din ce în ce mai mult monitorizarea protecției termice, alertând utilizatorii sau furnizorii de servicii cu privire la deplasări termice repetate care indică dezvoltarea problemelor care necesită atenție profesională. Pe măsură ce tehnologia HVAC continuă să avanseze, sistemele de protecție termică vor deveni mai integrate, inteligente și mai proactive, trecând de la protecția simplă reactivă la capabilități de întreținere predictivă care previn problemele înainte ca acestea să provoace întreruperi ale serviciului.