Onko AC-kompressoreissa lämpösuojaus?

AC-kompressoreiden lämpösuojauksen ymmärtäminen

Kyllä, käytännössä kaikki nykyaikaiset AC-kompressorit on varustettu lämpösuojalaitteilla, jotka on suunniteltu estämään ylikuumenemisen aiheuttamat katastrofaaliset viat. Nämä kriittiset turvakomponentit valvovat kompressorin lämpötilaa ja katkaisevat automaattisesti virran, kun vaarallisia lämpötasoja havaitaan, ja suojelevat kallista kompressorimoottoria pysyviltä vaurioilta. Lämpösuojaimista on tullut vakiovarusteita asuin-, liike- ja teollisuusilmastointijärjestelmissä, ja ne ovat olennainen suoja, joka pidentää laitteiden käyttöikää ja estää kalliita korjauksia. Näiden laitteiden toiminnan, saatavilla olevien eri tyyppien ja toimintaominaisuuksien ymmärtäminen mahdollistaa LVI-teknikot ja kiinteistönomistajat voivat huoltaa jäähdytysjärjestelmiä oikein ja diagnosoida ongelmia niiden ilmetessä.

Lämpösuojauksen toteuttaminen AC-kompressoreissa puuttuu sähkömoottoreiden perusherkkyyteen lämpövaurioille. Kompressorimoottorit tuottavat lämpöä normaalin käytön aikana sähkövastuksen ja mekaanisen kitkan kautta, samalla kun ne imevät lämpöä kylmäaineesta puristusjakson aikana. Normaaleissa olosuhteissa tämä lämpö haihtuu riittävästi kompressorin kotelon ja kylmäainekierron läpi. Epänormaalit käyttöolosuhteet, kuten alhainen kylmäainevaraus, rajoitettu ilmavirta, sähköongelmat tai mekaaniset ongelmat, voivat kuitenkin nostaa lämpötilat vaarallisille tasoille. Ilman lämpösuojausta nämä olosuhteet tuhoaisivat nopeasti moottorin käämit, mikä vaatisi täydellisen kompressorin vaihtamisen huomattavin kustannuksin.

AC-kompressoreissa käytettyjen lämpösuojainten tyypit

Sisäiset lämpösuojat

Sisäiset lämpösuojat on asennettu suoraan kompressorin koteloon, tyypillisesti upotettuna tai kiinnitettynä moottorin käämiin, missä ne voivat havaita tarkasti käämien todellisen lämpötilan. Nämä laitteet tarjoavat tarkimman lämpötilan seurannan, koska ne mittaavat lämpöä sen lähteellä sen sijaan, että luottaisivat epäsuoriin mittauksiin. Yleisin tyyppi on klixon tai bimetallilevysuoja, joka koostuu lämpötilaherkästä bimetallilevystä, joka napsahtaa auki saavuttaessaan ennalta määrätyn lämpötilan ja katkaisee virran virran kompressorin moottoriin. Sisäiset suojat aktivoituvat tyypillisesti 115–135 °C:n (240–275 °F) lämpötiloissa riippuen kompressorin erityisestä rakenteesta ja valmistajan tiedoista.

Sisäiset lämpösuojat tarjoavat erinomaisen suojan, koska ne reagoivat suoraan moottorin lämpötilaan ympäristön olosuhteiden tai toisioilmaisimien sijaan. Kun suojus laukeaa, kompressori sammuu välittömästi ja estää lämpötilan nousun. Kun moottori jäähtyy, bimetallilevy palaa alkuperäiseen muotoonsa ja koskettimet sulkeutuvat, jolloin kompressori voi käynnistyä uudelleen, kun lämpötila laskee nollauspisteen alapuolelle, tyypillisesti 20-30 °C (35-55 °F) laukaisupisteen alapuolelle. Tämä automaattinen palautustoiminto tarkoittaa, että järjestelmä yrittää käynnistyä uudelleen jäähdytyksen jälkeen, mikä voi olla joko hyödyllistä tai ongelmallista riippuen siitä, onko ylikuumenemisen taustalla oleva syy korjattu.

Ulkoiset lämpösuojat

Ulkoiset lämpösuojat asennetaan kompressorin kotelon ulkopuolelle, ja ne havaitsevat lämpötilan koskettamalla kompressorin vaippaa suoran käämin lämpötilamittauksen sijaan. Nämä laitteet ovat helpommin saatavilla vaihtoa ja testausta varten, mutta ne tarjoavat vähemmän tarkkaa lämpötilan valvontaa kuin sisäiset suojat. Ulkoisia suojaimia on tyypillisesti kahta tyyppiä: linjakatkossuojat, jotka katkaisevat virran koko kompressoripiiriin, ja ohjaussuojat, jotka avaavat ohjauspiirin aktivoimaan kontaktorin tai releen, joka katkaisee kompressorin tehon. Ulkoiset lämpösuojat aktivoituvat yleensä alhaisemmissa lämpötiloissa kuin sisäiset laitteet, tyypillisesti 90 °C - 120 °C (195 °F - 250 °F), mikä tarjoaa lisäsuojakerroksen ennen sisäisten laitteiden laukeamista.

Yhdistelmäsuojat

Monissa nykyaikaisissa kompressoreissa on yhdistetty lämpö-ylikuormitussuoja, joka reagoi sekä lämpötilaan että virrankulutukseen. Nämä edistykselliset laitteet valvovat moottorin ampeeria lämpötilan lisäksi ja tarjoavat suojan lukituilta roottoriolosuhteilta, jännitteen epätasapainolta ja muilta sähköisiltä ongelmilta, jotka eivät välttämättä aiheuta välittömästi lämpötilan nousua, mutta voivat vahingoittaa moottoria ajan myötä. Yhdistelmäsuojaimissa on tyypillisesti kompressorin kanssa sarjaan kytketty lämmityselementti, joka lämmittää bimetallilevyä virtavirran perusteella ja täydentää lämpötilaperusteista suojausta. Tämä kaksoistoiminto mahdollistaa nopeamman reagoinnin tiettyihin vikatilanteisiin ja tarjoaa kattavamman moottorin suojauksen.

Kuinka lämpösuojat toimivat todellisissa olosuhteissa

Lämpösuojainten toimintasyklin ymmärtäminen auttaa teknikoita diagnosoimaan järjestelmäongelmia ja erottamaan suojusten viat ja muut kompressorin sammuttamista aiheuttavat ongelmat. Normaalin toiminnan aikana lämpösuoja pysyy kiinni, jolloin virta pääsee virtaamaan kompressorin moottoriin. Kun moottori toimii, se tuottaa lämpöä, jota suojus valvoo jatkuvasti. Jos käyttöolosuhteet aiheuttavat lämpötilan nousevan yli normaalin tason, suojan lämpötilaherkkä elementti alkaa lähestyä laukaisupistettään. Lämpötilan nousunopeus riippuu ylikuumenemista aiheuttavan ongelman vakavuudesta, ja vakavia ongelmia, kuten kylmäainelatauksen täydellinen menetys tai lukittu roottori, aiheuttavat nopeat lämpötilan nousut.

Kun laukaisulämpötila saavutetaan, suojuksen koskettimet avautuvat, mikä katkaisee tehon syötön kompressorin moottoriin. Äkillinen tehon menetys saa kompressorin pysähtymään, mikä eliminoi lämmön muodostumisen moottorin toiminnasta ja puristustyöstä. Sitten alkaa lämmön poistuminen, jolloin kompressori jäähtyy vähitellen johtuen ympäröivään ilmaan ja pintoihin. Jäähdytysnopeus vaihtelee ympäristön lämpötilan, kompressorin koon ja sen mukaan, jatkaako ulkopuhallin toimintaa. Tyypillisissä asuinkompressoreissa kohtalaisissa ympäristöolosuhteissa jäähdyttäminen nollauslämpötilaan vaatii yleensä 5–15 minuuttia, vaikka tämä aika voi olla huomattavasti pidempi korkeissa ympäristön lämpötiloissa tai suuremmissa kaupallisissa kompressoreissa.

Yleisiä syitä lämpösuojan aktivoitumiseen

Lämpösuojat aktivoituvat vastauksena kohonneisiin kompressorin lämpötiloihin, mutta ylikuumenemisen taustalla olevat syyt vaihtelevat suuresti ja vaativat järjestelmällistä diagnoosia tunnistaakseen ja korjatakseen. Matala kylmäainetäyttö on yksi yleisimmistä syistä lämpösuojan laukeamiseen, koska riittämätön kylmäaine vähentää kompressorin moottorin jäähdytystä ja aiheuttaa korkeampia poistolämpötiloja. Kylmäainevuotoja kehittyy ajan myötä korroosiosta, tärinän aiheuttamista halkeamista tai liitosvioista, mikä vähentää asteittain järjestelmän latausta, kunnes jäähdytysteho pienenee ja kompressorin lämpötila nousee. Teknikkojen tulee mitata tulistusta ja alijäähdytystä varmistaakseen oikean latauksen ja käyttää vuodonilmaisinlaitteita vuotojen paikallistamiseen ja korjaamiseen ennen järjestelmän lataamista.

Rajoitettu ilmavirtaus lauhdutinpatterin poikki saa poistopaineen nousemaan, mikä lisää puristustyötä ja lämmöntuotantoa ja vähentää lämmönpoistokykyä. Yleisiä ilmavirran rajoituksia ovat pölyn, siitepölyn tai roskien peittämät likaiset kelat; tukossa lauhdutintuulettimet viallisista moottoreista tai juuttuneista laakereista; ja riittämätön välys ulkoyksikön ympärillä, mikä estää asianmukaisen ilmanvaihdon. Sähköongelmat, kuten jännitteen epätasapaino, yksivaiheiset kolmivaihejärjestelmät tai huonontuneet johdotusliitännät, aiheuttavat liiallista virrankulutusta ja lämmöntuotantoa. Mekaaniset ongelmat, kuten vioittuneet laakerit, väärän latauksen tai asennuksen aiheuttama kylmäaineen vuotaminen tai sisäiset venttiilihäiriöt lisäävät moottorin kuormitusta ja lämpötilaa, mikä laukaisee lämpösuojan.

• Matala kylmäainepanos vähentää moottorin jäähdytystä ja nostaa poistolämpötilaa turvallisten käyttörajojen yli
• Likaiset lauhdutinpatterit rajoittavat lämmön hylkäämistä ja aiheuttavat kohonneita lauhdutuspaineita ja lämpötiloja
• Viallinen lauhduttimen tuulettimen moottori, joka estää riittävän ilmavirran lauhdutinpatterin yli käytön aikana
• Jänniteongelmat, mukaan lukien alhainen jännite, jännitteen epätasapaino tai yksivaiheinen, jotka aiheuttavat liiallista virrankulutusta ja kuumenemista
• Rajoitettu annostelulaite tai suodatinkuivain vähentää kylmäaineen virtausta ja järjestelmän asianmukaista toimintaa
• Ylilatausolosuhteet lisäävät purkauspainetta ja kompressori toimii suunnittelun rajoissa
• Mekaaniset viat, mukaan lukien kuluneet laakerit, rikkoutuneet venttiilit tai sisäiset vauriot, jotka lisäävät kitkaa ja lämpöä
• Äärimmäiset ympäristön lämpötilat, jotka ylittävät laitteen suunnitteluparametrit pitkiä aikoja

Lämpösuoja-ongelmien diagnosointi

Systemaattinen diagnoosi erottaa lämpösuojan aktivoitumisen oikeutettujen ylikuumenemisolosuhteiden vuoksi ja suojan vikoja, jotka aiheuttavat häiritsevän laukaisun. Aloita diagnoosi määrittämällä, onko kompressori todella ylikuumentunut vai onko suojus viallinen. Käytä infrapunalämpömittaria tai kontaktilämpömittaria kompressorin kuoren lämpötilan mittaamiseen käytön aikana ja välittömästi sammutuksen jälkeen. Jos mitatut lämpötilat lähestyvät tai ylittävät tyypillisiä laukaisupisteitä (90-135°C suojatyypistä riippuen), kun laite laukeaa, suojus toimii oikein ja diagnoosin tulee keskittyä ylikuumenemisen syyn tunnistamiseen. Päinvastoin, jos kompressori laukeaa normaalissa käyttölämpötilassa alle 80°C, itse lämpösuoja voi olla viallinen.

Jos järjestelmät käyttävät toistuvasti lämpösuojausta, tarkkaile käynnistyksen ja sammutuksen välistä aikaväliä. Hyvin lyhyet, alle minuutin käyntiajat osoittavat tyypillisesti sähköongelmia, kuten lukittuneen roottorin, yksivaiheisen toiminnan tai vakavia jänniteongelmia lämpötilaan liittyvän sammutuksen sijaan. Ajoajat 5-15 minuuttia ennen sammutusta viittaavat todelliseen ylikuumenemiseen kylmäaineesta, ilmavirrasta tai mekaanisista ongelmista. Tarkista järjestelmän paineet käytön aikana ja vertaa imu- ja poistopaineita valmistajan ympäristöolosuhteiden spesifikaatioihin. Matala imupaine yhdistettynä korkeaan poistopaineeseen ilmaisee kylmäaineen rajoituksia, kun taas korkeat imu- ja poistopaineet viittaavat ylilataukseen tai tiivistymättömiin aineisiin järjestelmässä.

Lämpösuojainten testaus ja vaihto

Lämpösuojainten testaus vaatii erilaisia lähestymistapoja sisäisille ja ulkoisille laitteille. Ulkoiset lämpösuojat voidaan testata suoraan ohmimittarilla varmistaakseen jatkuvuuden suojaliittimien välillä, kun ne ovat jäähtyneet. Asianmukaisesti toimiva ulkoinen suoja osoittaa nolla- tai lähes nollaresistanssin huoneenlämmössä, mikä osoittaa, että koskettimet ovat kiinni. Jos suojus osoittaa ääretöntä vastusta jäähtyessään, koskettimet ovat juuttuneet auki ja laite on vioittunut. Lämpötilavasteen tarkistamiseksi lämmitä suojusta varovasti lämpöpistoolilla samalla kun tarkkailet vastusta, jonka pitäisi muuttua äärettömäksi (avoin piiri) nimellislaukaisulämpötilassa. Tämä testi on suoritettava niin, että suojus on poistettu järjestelmästä, jotta vältetään ympäröivien komponenttien vahingoittuminen.

Sisäisiä lämpösuojaimia ei voi testata suoraan ilman kompressoria avaamista, mikä on epäkäytännöllistä tiivistetyissä yksiköissä. Sen sijaan diagnoosi perustuu kompressorin vastuksen mittaamiseen liittimien välillä ja toimintakäyttäytymisen tarkkailuun. Kompressori, jossa on avoin sisäinen suoja, osoittaa äärettömän resistanssin yhteis- ja käyntinapojen välillä tai yhteisen ja käynnistysliittimen välillä riippuen suojan sijainnista piirissä. Anna riittävästi jäähtymisaikaa, jos kompressori oli äskettäin käynnissä, koska suojus voi yksinkertaisesti olla normaalissa avoimessa tilassa odottamassa nollausta. Jos vastus pysyy äärettömänä 30 minuutin jäähdytyksen jälkeen kohtuullisessa ympäristön lämpötilassa, suojus voi juuttua auki tai moottorin käämit voivat vaurioitua, jolloin kompressori on vaihdettava.

Ulkoisten lämpösuojainten vaihtomenettelyt

Ulkoisten lämpösuojainten vaihtaminen on yksinkertaista, mutta vaatii huomiota asianmukaiseen asennukseen tehokkaan toiminnan takaamiseksi. Ennen kuin aloitat vaihdon, katkaise ilmastointiyksikön sähkövirta ja tarkista jännitteen puuttuminen yleismittarilla. Pura kondensaattoreihin varastoitunut energia oikosulkemalla liittimet eristetyllä ruuvimeisselillä. Irrota olemassa oleva lämpösuoja irrottamalla johtimien liittimet ja irrottamalla asennustarvikkeet, jotka kiinnittävät sen kompressorin koteloon. Puhdista asennuspinta perusteellisesti poistamalla vanha lämpötahna, korroosio tai roskat, jotka voivat häiritä lämpökosketusta uuden suojan ja kompressorin vaipan välillä.

Valitse korvaava lämpösuoja, jonka tekniset tiedot vastaavat alkuperäistä laitetta. Kiinnitä erityistä huomiota laukaisulämpötilaan, nollauslämpötilaan, nykyiseen arvoon ja asennustyyliin. Levitä ohut kerros lämpöä johtavaa tahnaa uuden suojan kosketuspintaan varmistaaksesi tehokkaan lämmönsiirron kompressorin kuoresta. Kiinnitä suojus tiukasti kompressoria vasten ja aseta se samaan paikkaan kuin alkuperäinen laite. Useimmat valmistajat määrittävät asennuksen kompressorin rungon yläosaan, jossa lämpötila on korkein. Liitä sähköjohdot kytkentäkaavion mukaisesti varmistaen oikea johdinmitta virran nimellisarvolle ja varmistavat liitännät, jotka eivät tärise kompressorin käytön aikana.

Lämpösuojan aktivoitumisen estäminen huollon avulla

Ennaltaehkäisevä huolto vähentää merkittävästi lämpösuojan aktivoitumista puuttumalla taustalla oleviin olosuhteisiin, jotka aiheuttavat kompressorin ylikuumenemisen. Ota käyttöön säännöllinen huoltoaikataulu, mukaan lukien neljännesvuosittainen lauhdutinpatterin puhdistus, jotta lämmönpoistokyky säilyy. Puhdista käämit käyttämällä sopivia menetelmiä tietyn käämin suunnittelun mukaan. Ripatyyppiset kelat reagoivat hyvin hellävaraiseen pesuun vedellä ja hyväksytyillä kelojen puhdistusaineilla, kun taas mikrokanavaiset kelat vaativat huolellisempaa puhdistusta vaurioiden välttämiseksi. Tarkasta ja puhdista lauhduttimen tuulettimet ja varmista, että ulkoyksikön ympärillä ei ole roskia tai esteitä.

Tarkkaile sähköisiä parametreja, mukaan lukien jännite katkaisussa kompressorin käytön aikana, ja vertaa mittauksia tyyppikilven spesifikaatioihin. Jännitteen tulee pysyä ±10 %:n sisällä nimellisjännitteestä, ja kolmivaihejärjestelmien jännitetasapaino on 2 % kaikissa vaiheissa. Tarkista virranotto tyyppikilven nimellisarvojen perusteella ja tutki, mikä kompressori ottaa huomattavasti suurempia ampeerimääriä kuin ilmoitettu. Tarkista oikea kylmäaineen täyttö vuosittain mittaamalla tulistusta ja alijäähdytystä, säätämällä täyttöä vain, jos mittaukset eivät ole valmistajan määrittämiä. Korjaa kaikki kylmäainevuodot välittömästi sen sijaan, että lisäät täyttöä, sillä toistuva ylikuumeneminen alhaisesta latauksesta lyhentää merkittävästi kompressorin käyttöikää, vaikka lämpösuojaus estäisi välittömän vian.

Lämpösuojan rajoitusten ymmärtäminen

Vaikka lämpösuojat tarjoavat olennaisen suojan katastrofaalisia kompressorivikoja vastaan, niillä on rajoituksia, jotka käyttäjien ja teknikkojen tulee ymmärtää. Lämpösuojat reagoivat lämpötilaan, eivät ylikuumenemisen taustalla oleviin syihin, mikä tarkoittaa, että ne hoitavat pikemminkin oireita kuin ongelmia. Toistuvasti lämpösuojaa käyttävä järjestelmä kärsii edelleen ylikuumenemistilasta, joka kerää vaurioita jokaisen jakson aikana, vaikka suoja estää välittömän vian. Pitkäaikainen käyttö tässä marginaalitilassa heikentää moottorin eristystä, laakeripintoja ja kylmäaineöljyn laatua, mikä johtaa lopulta kompressorin vikaantumiseen, vaikka lämpösuojaus on olemassa ja toimii.

Lämpösuojat eivät myöskään voi suojata kaikilta kompressoreihin vaikuttavilta vikatiloilta. Äkilliset mekaaniset viat, kuten katkenneet kiertokanget, särkyneet venttiililevyt tai katastrofaalinen laakereiden jumiutuminen, tapahtuvat liian nopeasti lämpösuojauksen estämiseksi. Asteittaiset viat, mukaan lukien hitaat kylmäainevuodot, voivat toimia lämpösuojan laukaisupisteiden alapuolella ja silti aiheuttaa riittämätöntä jäähdytystehoa ja asiakkaiden tyytymättömyyttä. Näiden rajoitusten ymmärtäminen vahvistaa, että on tärkeää puuttua lämpösuojan aktivoitumisen perimmäisiin syihin sen sijaan, että pidettäisiin suojainta pysyvänä ratkaisuna jatkuviin käyttöongelmiin. Kun lämpösuoja laukeaa, se ilmoittaa ongelmasta, joka vaatii tutkimista ja korjaamista, ei vain tilapäistä siedettävää haittaa.

Kehittyneet lämpösuojatekniikat

Nykyaikaiset LVI-järjestelmät sisältävät yhä enemmän kehittyneitä lämpösuojatekniikoita, jotka tarjoavat kehittyneemmän valvonnan ja suojan kuin perinteiset bimetallisuojat. Elektroniset lämpösuojamoduulit käyttävät termistoriantureita ja puolijohdekytkentää, jotka tarjoavat tarkemman lämpötilan valvonnan ja nopeammat vasteajat. Nämä laitteet voidaan integroida järjestelmän ohjaimiin, jotta ne tarjoavat diagnostiikkatietoja, seurataan toimintatrendejä ja erottavat normaalin lämpösyklin ja kehittyvät ongelmat, jotka vaativat huoltoa. Jotkin korkealuokkaiset asuinjärjestelmät ja useimmat kaupalliset asennukset sisältävät nyt kompressorin suojausmoduuleja, jotka valvovat useita parametreja, kuten lämpötilaa, virtaa, jännitettä ja käyttöjaksoja kattavan moottorin suojauksen takaamiseksi.

Säädettävänopeuksiset kompressorijärjestelmät käyttävät taajuusmuuttajakäyttöön integroituja kehittyneitä moottorinsuojaalgoritmeja, jotka valvovat jatkuvasti moottorin lämpötilaa, virtaa ja nopeutta suojauksen optimoimiseksi ja toiminnan joustavuuden maksimoimiseksi. Nämä järjestelmät voivat hidastaa kompressorin nopeutta lähestyessään lämpörajoja sen sijaan, että ne sammuttaisivat kokonaan, säilyttäen jonkin verran jäähdytyskapasiteettia ja estämällä vaurioita. Älykkäät termostaatit ja rakennuksen hallintajärjestelmät sisältävät yhä useammin lämpösuojavalvontaa, joka varoittaa käyttäjiä tai palveluntarjoajia toistuvista lämpölaukaisuista, jotka osoittavat, että kehittyvät ongelmat vaativat ammattiapua. LVI-tekniikan kehittyessä lämpösuojausjärjestelmistä tulee entistä integroituneempia, älykkäämpiä ja ennakoivampia, ja ne siirtyvät yksinkertaisesta reaktiivisesta suojauksesta ennakoiviin ylläpitoominaisuuksiin, jotka estävät ongelmat ennen kuin ne aiheuttavat palvelun keskeytyksiä.