بله، تقریباً تمام کمپرسورهای AC مدرن مجهز به دستگاه های حفاظت حرارتی هستند که برای جلوگیری از خرابی فاجعه بار ناشی از گرمای بیش از حد طراحی شده اند. این اجزای ایمنی حیاتی دمای کمپرسور را کنترل می کنند و در صورت تشخیص سطوح گرمای خطرناک، به طور خودکار برق را قطع می کنند و از موتور کمپرسور گران قیمت در برابر آسیب دائمی محافظت می کنند. محافظهای حرارتی به تجهیزات استاندارد در سیستمهای تهویه مطبوع مسکونی، تجاری و صنعتی تبدیل شدهاند که نشاندهنده یک حفاظت اساسی است که عمر تجهیزات را افزایش داده و از تعمیرات پرهزینه جلوگیری میکند. درک نحوه عملکرد این دستگاهها، انواع مختلف موجود، و ویژگیهای عملیاتی آنها، تکنسینهای HVAC و صاحبان املاک را قادر میسازد تا به درستی سیستمهای خنککننده را نگهداری کرده و مشکلات را در صورت بروز تشخیص دهند.
اجرای حفاظت حرارتی در کمپرسورهای AC آسیب پذیری اساسی موتورهای الکتریکی در برابر آسیب گرما را برطرف می کند. موتورهای کمپرسور در طول کارکرد عادی از طریق مقاومت الکتریکی و اصطکاک مکانیکی گرما تولید می کنند، در حالی که همزمان گرما را از مبرد در طول چرخه تراکم جذب می کنند. در شرایط عادی، این گرما به اندازه کافی از طریق محفظه کمپرسور و گردش مبرد پخش می شود. با این حال، شرایط عملیاتی غیرعادی مانند شارژ کم مبرد، جریان هوا محدود، مشکلات الکتریکی، یا مشکلات مکانیکی میتواند باعث افزایش دما به سطوح خطرناک شود. بدون حفاظت حرارتی، این شرایط به سرعت سیمپیچهای موتور را از بین میبرد و نیاز به تعویض کامل کمپرسور با هزینههای قابلتوجه دارد.
محافظهای حرارتی داخلی مستقیماً در محفظه کمپرسور نصب میشوند و معمولاً در سیمپیچهای موتور تعبیه میشوند یا به آن متصل میشوند، جایی که میتوانند دمای واقعی سیمپیچ را به دقت حس کنند. این دستگاهها دقیقترین نظارت بر دما را ارائه میکنند زیرا به جای تکیه بر اندازهگیریهای غیرمستقیم، گرما را در منبع آن اندازهگیری میکنند. رایج ترین نوع محافظ دیسک کلیکسون یا دو فلزی است که از یک دیسک دو فلزی حساس به دما تشکیل شده است که با رسیدن به دمای از پیش تعیین شده باز می شود و جریان جریان به موتور کمپرسور را قطع می کند. محافظ های داخلی معمولاً بسته به طراحی خاص کمپرسور و مشخصات سازنده، در دمای بین 115 تا 135 درجه سانتی گراد (240 درجه فارنهایت تا 275 درجه فارنهایت) فعال می شوند.
محافظهای حرارتی داخلی حفاظت عالی را ارائه میدهند زیرا بهجای شرایط محیطی یا نشانگرهای ثانویه، مستقیماً به دمای موتور پاسخ میدهند. هنگامی که محافظ خاموش می شود، کمپرسور بلافاصله خاموش می شود و از افزایش بیشتر دما جلوگیری می کند. با خنک شدن موتور، دیسک دو فلزی به شکل اولیه خود باز می گردد و کنتاکت ها بسته می شوند و به کمپرسور اجازه می دهد تا زمانی که دما به زیر نقطه تنظیم مجدد کاهش یابد، معمولاً 20 تا 30 درجه سانتی گراد (35 تا 55 درجه فارنهایت) کمتر از نقطه ترمیم، دوباره راه اندازی شود. این عملکرد تنظیم مجدد خودکار به این معنی است که سیستم پس از خنک شدن مجدداً راه اندازی می شود، که بسته به اینکه علت اصلی گرمای بیش از حد برطرف شده باشد، می تواند مفید یا مشکل ساز باشد.
محافظ های حرارتی خارجی در قسمت بیرونی محفظه کمپرسور نصب می شوند و به جای اندازه گیری مستقیم دمای سیم پیچ، دما را از طریق تماس با پوسته کمپرسور حس می کنند. این دستگاهها برای جایگزینی و آزمایش در دسترستر هستند، اما در مقایسه با محافظهای داخلی، نظارت دقیقتری بر دما دارند. محافظهای خارجی معمولاً در دو نوع هستند: محافظهای قطع خط که برق کل مدار کمپرسور را قطع میکنند و محافظهای وظیفه خلبانی که یک مدار کنترل را برای فعال کردن یک کنتاکتور یا رله که برق کمپرسور را قطع میکند باز میکنند. محافظهای حرارتی خارجی معمولاً در دماهای پایینتری نسبت به دستگاههای داخلی فعال میشوند، معمولاً بین ۹۰ درجه سانتیگراد تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد (۱۹۵ درجه فارنهایت تا ۲۵۰ درجه فارنهایت)، که یک لایه حفاظتی اضافی را قبل از حرکت دستگاههای داخلی فراهم میکند.
بسیاری از کمپرسورهای مدرن از محافظهای ترکیبی در برابر اضافه بار حرارتی استفاده میکنند که هم به دما و هم به جذب جریان پاسخ میدهند. این دستگاههای پیشرفته علاوه بر دما، آمپر موتور را کنترل میکنند، و از شرایط قفل شده روتور، عدم تعادل ولتاژ، و سایر مشکلات الکتریکی که ممکن است بلافاصله باعث افزایش دما نشوند، محافظت میکنند، اما به مرور زمان به موتور آسیب میرسانند. محافظ های ترکیبی معمولاً دارای یک عنصر گرمایشی هستند که به صورت سری به کمپرسور متصل می شود که دیسک دو فلزی را بر اساس جریان جریان گرم می کند و محافظ مبتنی بر دما را تکمیل می کند. این عملکرد دو حالته پاسخ سریعتر به شرایط خرابی خاص را امکان پذیر می کند و حفاظت جامع تری از موتور را ارائه می دهد.
درک چرخه عملیاتی محافظ های حرارتی به تکنسین ها کمک می کند تا مشکلات سیستم را تشخیص دهند و بین خرابی محافظ و سایر مسائلی که باعث خاموش شدن کمپرسور می شوند تمایز قائل شوند. در طول عملیات عادی، محافظ حرارتی بسته باقی می ماند و اجازه می دهد جریان به سمت موتور کمپرسور جریان یابد. همانطور که موتور کار می کند، گرمایی تولید می کند که محافظ به طور مداوم نظارت می کند. اگر شرایط عملیاتی باعث شود دما از حد معمول بالاتر برود، عنصر حساس به دما محافظ شروع به نزدیک شدن به نقطه حرکت خود می کند. سرعت افزایش دما به شدت مشکل ناشی از گرمای بیش از حد بستگی دارد، با مسائل شدید مانند از دست دادن کامل شارژ مبرد یا شرایط قفل روتور که باعث افزایش سریع دما می شود.
با رسیدن به دمای سفر، کنتاکت های محافظ باز می شود و جریان برق به موتور کمپرسور قطع می شود. از دست دادن ناگهانی برق باعث می شود کمپرسور از کار بیفتد و گرمای تولید شده از کار موتور و کار فشرده سازی حذف شود. سپس اتلاف گرما آغاز می شود و کمپرسور به تدریج از طریق هدایت به هوا و سطوح اطراف خنک می شود. میزان سرمایش بر اساس دمای محیط، اندازه کمپرسور و ادامه کار فن در فضای باز متفاوت است. برای کمپرسورهای مسکونی معمولی در شرایط محیطی متوسط، خنک شدن تا دمای تنظیم مجدد معمولاً به 5-15 دقیقه نیاز دارد، اگرچه این دوره در دماهای محیطی بالا یا برای کمپرسورهای تجاری بزرگتر می تواند به طور قابل توجهی طولانی تر باشد.
| نوع محافظ | دمای سفر | تنظیم مجدد دما | زمان خنک شدن معمولی |
| دو فلزی داخلی | 115-135 درجه سانتیگراد | 85-105 درجه سانتیگراد | 10-20 دقیقه |
| خارجی پوسته | 90-120 درجه سانتی گراد | 65-90 درجه سانتیگراد | 8-15 دقیقه |
| ترکیبی حرارتی اضافه بار | 100-130 درجه سانتیگراد | 70-95 درجه سانتیگراد | 12-25 دقیقه |
محافظ های حرارتی در پاسخ به دمای بالا کمپرسور فعال می شوند، اما دلایل اصلی گرمای بیش از حد بسیار متفاوت است و برای شناسایی و اصلاح نیاز به تشخیص سیستماتیک دارد. شارژ کم مبرد یکی از شایع ترین دلایل خاموش شدن محافظ حرارتی است، زیرا مبرد ناکافی باعث کاهش خنک شدن موتور کمپرسور شده و باعث افزایش دمای تخلیه می شود. نشت مبرد در طول زمان به دلیل خوردگی، ترک های ناشی از ارتعاش یا خرابی اتصالات ایجاد می شود و به تدریج شارژ سیستم را کاهش می دهد تا زمانی که ظرفیت خنک کننده کاهش یابد و دمای کمپرسور افزایش یابد. تکنسین ها باید سوپرگرم و زیر خنک کننده را اندازه گیری کنند تا شارژ مناسب را بررسی کنند و از تجهیزات تشخیص نشت برای مکان یابی و تعمیر نشتی ها قبل از شارژ مجدد سیستم استفاده کنند.
جریان هوا محدود در سراسر سیم پیچ کندانسور باعث افزایش فشار تخلیه، افزایش کار فشرده سازی و تولید گرما می شود و در عین حال ظرفیت دفع گرما را کاهش می دهد. محدودیت های رایج جریان هوا شامل سیم پیچ های کثیف پوشیده شده با گرد و غبار، گرده یا زباله است. مسدود شدن فن های کندانسور از موتورهای از کار افتاده یا یاتاقان های توقیف شده. و فاصله ناکافی در اطراف واحد بیرونی که از تهویه مناسب جلوگیری می کند. مشکلات الکتریکی از جمله عدم تعادل ولتاژ، تک فاز در سیستم های سه فاز، یا اتصالات سیم کشی تخریب شده باعث جذب جریان بیش از حد و تولید گرما می شود. مشکلات مکانیکی مانند خرابی یاتاقان ها، شل شدن مبرد در اثر شارژ یا نصب نامناسب، یا خرابی شیر داخلی، بار و دما را افزایش می دهد و باعث حفاظت حرارتی می شود.
تشخیص سیستماتیک بین فعال شدن محافظ حرارتی به دلیل شرایط گرمای بیش از حد مجاز و خرابی محافظ که باعث خاموش شدن مزاحم می شود، تمایز قائل می شود. تشخیص را با تعیین اینکه آیا کمپرسور واقعاً بیش از حد گرم شده است یا اینکه محافظ خراب است، شروع کنید. از یک دماسنج مادون قرمز یا دماسنج تماسی برای اندازه گیری دمای پوسته کمپرسور در حین کار و بلافاصله پس از خاموش شدن استفاده کنید. اگر دمای اندازهگیریشده در هنگام خاموش شدن دستگاه به نقاط معمولی (۹۰ تا ۱۳۵ درجه سانتیگراد بسته به نوع محافظ) نزدیک شود یا از آن فراتر رود، محافظ درست کار میکند و تشخیص باید بر شناسایی علت گرمای بیش از حد تمرکز کند. برعکس، اگر کمپرسور در دمای معمولی زیر 80 درجه سانتیگراد کار کند، محافظ حرارتی خود ممکن است معیوب باشد.
برای سیستم هایی که به طور مکرر روی حفاظت حرارتی چرخه می زنند، فاصله زمانی بین راه اندازی و خاموش شدن را کنترل کنید. زمان اجرای بسیار کوتاه کمتر از یک دقیقه معمولاً نشان دهنده مشکلات الکتریکی مانند قفل شدن روتور، تک فاز یا مشکلات شدید ولتاژ به جای خاموش شدن مربوط به دما است. زمان اجرای 5 تا 15 دقیقه قبل از خاموش شدن نشان دهنده گرمای بیش از حد واقعی ناشی از مبرد، جریان هوا یا مشکلات مکانیکی است. فشار سیستم را در حین کار بررسی کنید، فشار مکش و تخلیه را با مشخصات سازنده برای شرایط محیطی مقایسه کنید. فشار مکش پایین همراه با فشار تخلیه بالا نشان دهنده محدودیت مبرد است، در حالی که فشار مکش و تخلیه بالا نشان دهنده شارژ بیش از حد یا غیر قابل تراکم در سیستم است.
تست محافظ های حرارتی به رویکردهای متفاوتی برای دستگاه های داخلی و خارجی نیاز دارد. محافظهای حرارتی خارجی را میتوان مستقیماً با استفاده از یک اهممتر برای بررسی تداوم در پایانههای محافظ در هنگام خنک شدن آزمایش کرد. یک محافظ خارجی که به درستی کار می کند در دمای اتاق مقاومت صفر یا نزدیک به صفر را نشان می دهد که نشان دهنده تماس های بسته است. اگر محافظ هنگام خنک شدن مقاومت بی نهایت نشان دهد، کنتاکت ها باز می مانند و دستگاه از کار افتاده است. برای تأیید پاسخ دما، هنگام نظارت بر مقاومت، محافظ را با دقت با استفاده از یک تفنگ حرارتی گرم کنید، که باید در دمای درجهبندی سفر به بینهایت (مدار باز) تبدیل شود. این آزمایش باید با حذف محافظ از سیستم انجام شود تا از آسیب دیدن اجزای اطراف جلوگیری شود.
محافظ های حرارتی داخلی را نمی توان مستقیماً بدون باز کردن کمپرسور آزمایش کرد، که برای واحدهای مهر و موم شده غیر عملی است. در عوض، تشخیص به اندازه گیری مقاومت کمپرسور بین پایانه ها و مشاهده رفتار عملیاتی متکی است. یک کمپرسور با محافظ داخلی باز، بسته به محل محافظ در مدار، مقاومت نامحدودی بین پایانه های مشترک و در حال اجرا، یا بین پایانه های مشترک و شروع نشان می دهد. اگر کمپرسور اخیراً کار می کرد، زمان خنک شدن کافی را در نظر بگیرید، زیرا محافظ ممکن است به سادگی در حالت باز عادی خود در انتظار تنظیم مجدد باشد. اگر مقاومت پس از 30 دقیقه خنکسازی در دمای محیط متوسط بینهایت باقی بماند، ممکن است محافظ باز بماند یا سیمپیچهای موتور آسیب ببینند و نیاز به تعویض کمپرسور باشد.
جایگزینی محافظهای حرارتی خارجی ساده است، اما برای عملکرد مؤثر نیازمند توجه به نصب مناسب است. قبل از شروع تعویض، برق را به واحد تهویه مطبوع قطع کنید و با استفاده از مولتی متر عدم وجود ولتاژ را بررسی کنید. هر گونه انرژی ذخیره شده در خازن ها را با اتصال کوتاه ترمینال ها با یک پیچ گوشتی عایق تخلیه کنید. محافظ حرارتی موجود را با جدا کردن پایانه های سیم و برداشتن سخت افزار نصب که آن را به محفظه کمپرسور محکم می کند، بردارید. سطح نصب را به طور کامل تمیز کنید، هرگونه خمیر حرارتی قدیمی، خوردگی یا زباله را که ممکن است در تماس حرارتی بین محافظ جدید و پوسته کمپرسور اختلال ایجاد کند، پاک کنید.
یک محافظ حرارتی جایگزین با مشخصات مطابق با دستگاه اصلی انتخاب کنید، به دمای سفر، دمای تنظیم مجدد، رتبه فعلی و سبک نصب توجه ویژه ای داشته باشید. یک لایه نازک از خمیر رسانای حرارتی را روی سطح تماس محافظ جدید بمالید تا از انتقال حرارت کارآمد از پوسته کمپرسور اطمینان حاصل کنید. محافظ را محکم روی کمپرسور نصب کنید و آن را در همان محل دستگاه اصلی قرار دهید. اکثر سازندگان نصب را در قسمت بالایی بدنه کمپرسور مشخص می کنند که دما در آن بالاتر است. سیمکشی برق را مطابق نمودار مدار وصل کنید، از سیمسنج مناسب برای رتبهبندی جریان و اتصالات ترمینال مطمئن که در حین کار کمپرسور لرزش نمیکنند، اطمینان حاصل کنید.
تعمیر و نگهداری پیشگیرانه با رسیدگی به شرایط اساسی که باعث گرم شدن بیش از حد کمپرسور می شود، به طور قابل توجهی فعال شدن محافظ حرارتی را کاهش می دهد. برای حفظ ظرفیت دفع گرما مناسب، یک برنامه تعمیر و نگهداری منظم از جمله تمیز کردن کویل کندانسور سه ماهه اجرا کنید. کویلها را با استفاده از روشهای مناسب برای طراحی سیمپیچ خاص تمیز کنید، با کویلهای پرهای که به خوبی به شستشوی ملایم با آب و محلولهای تمیزکننده کویل تایید شده پاسخ میدهند، در حالی که کویلهای میکروکانال برای جلوگیری از آسیب به تمیز کردن دقیقتری نیاز دارند. فن های کندانسور را بازرسی و تمیز کنید، جهت چرخش مناسب، جریان هوای کافی و عدم وجود زباله یا موانع در اطراف یونیت خارجی را بررسی کنید.
پارامترهای الکتریکی از جمله ولتاژ در قطع اتصال در حین کار کمپرسور را کنترل کنید، اندازهگیریها را با مشخصات پلاک مقایسه کنید. ولتاژ باید در 10% ولتاژ نامی باقی بماند، با سیستم های سه فاز که تعادل ولتاژ را در 2% در تمام فازها نشان می دهند. کشش جریان را با رتبه بندی پلاک بررسی کنید، و هر کمپرسور را که آمپراژ بسیار بالاتری نسبت به مقدار مشخص شده دارد بررسی کنید. سالانه شارژ مناسب مبرد را با اندازهگیری گرمای فوقالعاده و خنککننده فرعی بررسی کنید، شارژ را فقط زمانی تنظیم کنید که اندازهگیریها خارج از مشخصات سازنده باشد. به جای اضافه کردن شارژ، فوراً هرگونه نشتی مبرد را برطرف کنید، زیرا گرمای بیش از حد مکرر ناشی از شارژ کم به طور قابل توجهی عمر کمپرسور را کاهش می دهد، حتی زمانی که حفاظت حرارتی از خرابی فوری جلوگیری می کند.
در حالی که محافظ های حرارتی محافظت ضروری در برابر خرابی فاجعه بار کمپرسور را ارائه می دهند، محدودیت هایی دارند که کاربران و تکنسین ها باید آن را درک کنند. محافظهای حرارتی به دما پاسخ میدهند، نه به دلایل اصلی گرمای بیش از حد، به این معنی که به جای مشکلات، علائم را درمان میکنند. سیستمی که به طور مکرر روی حفاظت حرارتی چرخه میزند، همچنان از شرایطی که باعث گرم شدن بیش از حد میشود، رنج میبرد، حتی اگر محافظ از خرابی فوری جلوگیری میکند، در هر چرخه آسیب جمع میشود. عملیات طولانی مدت در این شرایط حاشیه ای عایق موتور، سطوح یاتاقان و کیفیت روغن مبرد را کاهش می دهد و در نهایت منجر به خرابی کمپرسور علیرغم وجود حفاظت حرارتی و عملکرد آن می شود.
محافظ های حرارتی همچنین نمی توانند در برابر تمام حالت های خرابی که بر کمپرسورها تأثیر می گذارد محافظت کنند. خرابیهای مکانیکی ناگهانی مانند شکستگی میلههای اتصال، شکسته شدن صفحات سوپاپ، یا تشنج فاجعهبار یاتاقان برای محافظت حرارتی و جلوگیری از آسیب خیلی سریع رخ میدهند. خرابیهای تدریجی از جمله نشت آهسته مبرد ممکن است در زیر نقاط قطع حفاظت حرارتی عمل کنند و در عین حال باعث عملکرد ناکافی خنککننده و نارضایتی مشتری شوند. درک این محدودیتها اهمیت پرداختن به علل ریشهای فعالسازی محافظ حرارتی را به جای نگاه کردن به محافظ بهعنوان یک راهحل دائمی برای مشکلات عملیاتی مداوم، تقویت میکند. هنگامی که یک محافظ حرارتی خاموش می شود، نشان دهنده مشکلی است که نیاز به بررسی و اصلاح دارد، نه صرفاً یک ناراحتی موقت که باید تحمل شود.
سیستم های HVAC مدرن به طور فزاینده ای از فناوری های پیشرفته حفاظت حرارتی استفاده می کنند که نظارت و حفاظت پیچیده تری را نسبت به محافظ های دو فلزی سنتی ارائه می دهد. ماژولهای حفاظت حرارتی الکترونیکی از سنسورهای ترمیستور و سوئیچینگ حالت جامد برای نظارت دقیقتر دما و زمانهای پاسخ سریعتر استفاده میکنند. این دستگاهها را میتوان با کنترلهای سیستم ادغام کرد تا اطلاعات تشخیصی، ردیابی روندهای عملیاتی، و تمایز بین چرخه حرارتی معمولی و مشکلات در حال توسعه که نیاز به توجه خدمات دارد، ارائه دهند. برخی از سیستمهای پریمیوم مسکونی و اکثر تاسیسات تجاری اکنون شامل ماژولهای حفاظتی کمپرسور هستند که پارامترهای متعددی از جمله دما، جریان، ولتاژ و چرخههای عملیاتی را برای ارائه حفاظت جامع از موتور نظارت میکنند.
سیستمهای کمپرسور با سرعت متغیر از الگوریتمهای پیچیده حفاظتی موتور یکپارچه در درایو اینورتر استفاده میکنند که به طور مداوم دما، جریان و سرعت موتور را برای بهینهسازی حفاظت و در عین حال به حداکثر رساندن انعطافپذیری عملیاتی نظارت میکنند. این سیستمها میتوانند سرعت کمپرسور را هنگام نزدیک شدن به محدودیتهای حرارتی به جای خاموش شدن کامل کاهش دهند و در عین حال از آسیبدیدگی جلوگیری کنند. ترموستاتهای هوشمند و سیستمهای مدیریت ساختمان به طور فزایندهای از نظارت بر حفاظت حرارتی استفاده میکنند و به کاربران یا ارائهدهندگان خدمات در مورد سفرهای حرارتی مکرر هشدار میدهند که نشاندهنده ایجاد مشکلاتی است که نیاز به توجه حرفهای دارد. با ادامه پیشرفت فناوری HVAC، سیستمهای حفاظت حرارتی یکپارچهتر، هوشمندتر و فعالتر میشوند و از حفاظت واکنشی ساده به قابلیتهای تعمیر و نگهداری پیشبینی میکنند که از بروز مشکلات قبل از ایجاد وقفه در سرویس جلوگیری میکند.