I moderna luftkonditioneringssystem, fläktmotorer spela en central roll. De måste inte bara ge stabilt luftflöde utan också säkerställa långsiktig, effektiv och pålitlig drift. För att uppnå detta är fläktmotorer och deras drivkretsar utformade med sofistikerat "trippelskydd": överströmsskydd, överspänningsskydd och övertemperaturskydd. Dessa skyddsmekanismer fungerar som motorns "väktare", som snabbt reagerar på onormala driftsförhållanden för att förhindra skador eller ännu allvarligare olyckor.
Överströmsskydd: Stoppa nuvarande "översvämningar"
Verströmsskydd är en av de vanligaste skyddsåtgärderna för fläktmotorer, utformad för att förhindra motorns utbrändhet på grund av för hög ström. Onormala strömökningar kan uppstå av en mängd olika anledningar, såsom fläktblad som fastnar, lager som fastnar, drivkretsshorts eller alltför stora spänningsfluktuationer. När strömmen överstiger motorns märkvärde genereras betydande Joule-uppvärmning, vilket snabbt ökar spoltemperaturen, vilket i slutändan leder till isoleringsfel eller till och med utbrändhet.
Verströmsskydd kan genomföras på flera sätt:
Hårdvaruströmavkänning: Detta är den mest direkta och pålitliga metoden. Ingenjörer ansluter vanligtvis ett strömavkännande motstånd (som ett shuntmotstånd eller Hall-effektsensor) i serie med drivkretsen för att övervaka strömmen som flyter genom motorn i realtid. När spänningen över motståndet överskrider ett förinställt tröskelvärde, detekterar drivchippet (MCU/DSP) en överströmshändelse och stänger omedelbart av strömmen till motorn. Denna metod ger snabb respons och är kärnan i skyddskretsen.
Mjukvaruströmbegränsning: I PWM (Pulse Width Modulation)-styrda fläktmotordrivrutiner kan strömbegränsning uppnås genom en mjukvarualgoritm. Drivrutinschippet samplar kontinuerligt strömmen. När strömmen närmar sig en farlig nivå, minskar MCU proaktivt PWM-driftscykeln, vilket minskar utspänningen och strömmen, vilket håller strömmen inom ett säkert område. Denna metod ger ett mer exakt skydd och förhindrar övergående strömstötar.
Säkringar: Att använda en återställbar kondensorsäkring (PPTC) eller en engångssäkring vid strömingången är en enkel och effektiv överströmsskyddsmetod. När strömmen överstiger en viss nivå ökar PPTC:s motstånd dramatiskt, vilket begränsar strömmen; en engångssäkring smälter å andra sidan, vilket helt kopplar bort kretsen. Även om den är enkel, återställs inte denna metod automatiskt och kräver manuellt utbyte.
Överspänningsskydd: Skyddar mot spänningsspikar
Verspänningsskydd adresserar i första hand onormalt höga strömförsörjningsspänningar. Till exempel kan nätfluktuationer, blixtnedslag eller strömmodulfel alla orsaka transienta spänningstoppar. Överdriven spänning kan bryta ned drivrutiner (som MOSFET) och kondensatorer, och kan i allvarliga fall orsaka kretskortsbränder.
Överspänningsskyddsmetoder inkluderar:
TVS-dioder (Transient Voltage Suppressor): Att ansluta en TVS-diod (Transient Voltage Suppressor) parallellt med strömförsörjningsingången är en vanlig skyddsåtgärd. En TVS-diod uppvisar högt motstånd under normal spänning. När spänningen tillfälligt överstiger dess klämspänning leder den snabbt, avleder överskottsenergi till jord, vilket klämmer fast spänningen till en säker nivå och skyddar efterföljande kretsar.
Varistor: Varistorer fungerar enligt en liknande princip som TVS-dioder, men har en lägre svarshastighet och större energiabsorptionskapacitet. De används vanligtvis för att absorbera högenergispänningsstötar och skydda kretsar från skador.
Programvaruskydd: ADC (analog-till-digital-omvandlaren) som är inbyggd i drivrutinschippet övervakar strömförsörjningsspänningen i realtid. När spänningen överskrider ett säkert tröskelvärde, utför programvaran överspänningsskyddsprocedurer, som att stoppa förarens utgång och gå in i felskyddsläge tills spänningen återgår till det normala.
Överhettningsskydd: Skydd mot högtemperaturkorrosion
Fläktmotorer kommer att fortsätta att värmas upp när de arbetar under hög belastning under längre perioder eller när värmeavledningen är dålig. Höga temperaturer är skadliga för elektroniska komponenter och motorspolar, vilket orsakar isoleringsförsämring, magnetisk avmagnetisering och lagersmörjfel, vilket i slutändan leder till permanent skada på motorn. Överhettningsskydd är avgörande för att säkerställa långsiktig motorisk tillförlitlighet.
Verhettningsskydd genomförs främst genom följande metoder:
Termistorer (NTC/PTC): Installation av NTC-termistorer (negativ temperaturkoefficient) eller PTC-termistorer (positiv temperaturkoefficient) på motorlindningar eller förarens kylflänsar är en vanlig praxis. NTC-motståndet minskar med ökande temperatur, medan PTC-motståndet minskar. Genom att övervaka förändringen i termistormotståndet kan MCU:n exakt bestämma motortemperaturen. När temperaturen överstiger en förinställd säkerhetströskel, initierar styrenheten en skyddsprocedur, såsom att minska motorhastigheten för att minska värmen eller direkt stänga av strömförsörjningen.
Intern chiptemperatursensor: Vissa avancerade drivrutiner eller MCU:er har integrerade temperatursensorer. Dessa inbyggda sensorer övervakar chipets temperatur i realtid. När chippet överhettas minskar de automatiskt driftfrekvensen eller stänger av utgången för att förhindra utbrändhet. Extern temperatursensor: För motorer med hög effekt installeras ofta en oberoende temperatursensor (som ett termoelement) på motorhuset för att mer exakt övervaka den totala motortemperaturen och ge återkoppling till huvudstyrsystemet. Om temperaturen överskrider den angivna gränsen kommer luftkonditioneringssystemet att göra lämpliga justeringar, som att utfärda ett larm eller stänga av enheten.
