În sistemele moderne de aer condiționat, motoare ventilatoare joacă un rol central. Ele nu trebuie doar să asigure un flux de aer stabil, ci și să asigure o funcționare pe termen lung, eficientă și fiabilă. Pentru a realiza acest lucru, motoarele ventilatoarelor și circuitele lor de antrenare sunt proiectate cu „protecție triplă“ sofisticată: protecție la supracurent, protecție la supratensiune și protecție la supratemperatură. Aceste mecanisme de protecție acționează ca „gardienii“ motorului, răspunzând rapid la condițiile anormale de funcționare pentru a preveni deteriorarea sau chiar accidentele mai grave.
Protecție la supracurent: oprirea curentului „Inundații“
Protecția la supracurent este una dintre cele mai comune măsuri de protecție pentru motoarele ventilatoarelor, concepută pentru a preveni arderea motorului din cauza curentului excesiv. Creșterile anormale ale curentului pot apărea dintr-o varietate de motive, cum ar fi blocarea palelor ventilatorului, blocarea rulmenților, scurtcircuitul de antrenare sau fluctuațiile excesive de tensiune. Când curentul depășește valoarea nominală a motorului, se generează o încălzire Joule semnificativă, crescând rapid temperatura bobinei, ducând în cele din urmă la defectarea izolației sau chiar la epuizare.
Protecția la supracurent poate fi implementată în mai multe moduri:
Detectarea curentului hardware: Aceasta este metoda cea mai directă și fiabilă. Inginerii conectează de obicei un rezistor cu senzor de curent (cum ar fi un rezistor de șunt sau un senzor cu efect Hall) în serie cu circuitul de comandă pentru a monitoriza curentul care curge prin motor în timp real. Când tensiunea pe rezistor depășește un prag prestabilit, cipul driver (MCU/DSP) detectează un eveniment de supracurent și întrerupe imediat alimentarea motorului. Această metodă oferă răspuns rapid și este nucleul circuitului de protecție.
Limitarea curentului software: în driverele motorului ventilatorului controlate de PWM (Pulse Width Modulation), limitarea curentului poate fi realizată printr-un algoritm software. Cipul driverului prelevează continuu curentul. Când curentul se apropie de un nivel periculos, MCU reduce în mod proactiv ciclul de lucru PWM, reducând astfel tensiunea și curentul de ieșire, menținând curentul într-un interval sigur. Această metodă oferă o protecție mai precisă și previne supratensiunile tranzitorii de curent.
Siguranțe: Utilizarea unei siguranțe de condensator resetabile (PPTC) sau a unei siguranțe de unică folosință la intrarea de putere este o metodă simplă și eficientă de protecție la supracurent. Când curentul depășește un anumit nivel, rezistența PPTC crește dramatic, limitând curentul; o siguranță de unică folosință, pe de altă parte, se topește, deconectând complet circuitul. Deși simplă, această metodă nu se recuperează automat și necesită înlocuire manuală.
Protecție la supratensiune: protejează împotriva vârfurilor de tensiune
Protecția la supratensiune se adresează în primul rând tensiunilor de alimentare anormal de mari. De exemplu, fluctuațiile rețelei, loviturile de fulger sau defecțiunile modulelor de alimentare pot provoca vârfuri de tensiune tranzitorii. Tensiunea excesivă poate defecta cipurile driverului (cum ar fi MOSFET-urile) și condensatoarele și, în cazuri grave, poate provoca incendii ale plăcilor de circuite.
Metodele de protecție la supratensiune includ:
Diode TVS (Transient Voltage Suppressor): Conectarea unei diode TVS (Transient Voltage Suppressor) în paralel cu intrarea sursei de alimentare este o măsură comună de protecție. O diodă TVS prezintă o rezistență ridicată la tensiune normală. Când tensiunea depășește momentan tensiunea de strângere, conduce rapid, deturnând excesul de energie către masă, prinzând astfel tensiunea la un nivel sigur și protejând circuitele ulterioare.
Varistor: Varistoarele funcționează pe un principiu similar cu diodele TVS, dar au o viteză de răspuns mai mică și o capacitate mai mare de absorbție a energiei. Ele sunt de obicei folosite pentru a absorbi supratensiunile de înaltă energie și pentru a proteja circuitele de deteriorare.
Protecție software: ADC (convertorul analog-digital) încorporat în cipul driverului monitorizează tensiunea de alimentare în timp real. Când tensiunea depășește un prag sigur, software-ul execută proceduri de protecție la supratensiune, cum ar fi oprirea ieșirii driverului și intrarea în modul de protecție împotriva defecțiunilor până când tensiunea revine la normal.
Protecție la supraîncălzire: Protejarea împotriva coroziunii la temperatură înaltă
Motoarele ventilatorului vor continua să se încălzească atunci când funcționează la sarcină mare pentru perioade lungi de timp sau când disiparea căldurii este slabă. Temperaturile ridicate sunt dăunătoare componentelor electronice și bobinelor motorului, provocând degradarea izolației, demagnetizarea magnetică și defecțiunea lubrifierii rulmenților, ducând în cele din urmă la deteriorarea permanentă a motorului. Protecția la supraîncălzire este crucială pentru asigurarea fiabilității motorului pe termen lung.
Protectia la supraincalzire este implementata in primul rand prin urmatoarele metode:
Termistoare (NTC/PTC): Instalarea termistoarelor NTC (coeficient de temperatură negativ) sau PTC (coeficient de temperatură pozitiv) pe înfășurările motorului sau radiatoarele șoferului este o practică obișnuită. Rezistența NTC scade odată cu creșterea temperaturii, în timp ce rezistența PTC scade. Prin monitorizarea modificării rezistenței termistorului, MCU poate determina cu precizie temperatura motorului. Când temperatura depășește un prag de siguranță prestabilit, controlerul inițiază o procedură de protecție, cum ar fi reducerea vitezei motorului pentru a reduce căldura sau oprirea directă a sursei de alimentare.
Senzor intern de temperatură a cipului: Unele cipuri de driver de ultimă generație sau MCU-uri au senzori de temperatură integrați. Acești senzori încorporați monitorizează temperatura cipului în timp real. Când cipul se supraîncălzește, acestea reduc automat frecvența de funcționare sau opresc ieșirea pentru a preveni epuizarea. Senzor de temperatură extern: Pentru motoarele de mare putere, un senzor de temperatură independent (cum ar fi un termocuplu) este adesea instalat pe carcasa motorului pentru a monitoriza mai precis temperatura totală a motorului și pentru a oferi feedback sistemului principal de control. Dacă temperatura depășește limita specificată, sistemul de aer condiționat va efectua ajustări corespunzătoare, cum ar fi emiterea unei alarme sau oprirea unității.
