AC 압축기에 열 보호 기능이 있습니까?

AC 압축기의 열 보호 이해

예, 거의 모든 최신 AC 압축기에는 과열로 인한 치명적인 고장을 방지하도록 설계된 열 보호 장치가 장착되어 있습니다. 이러한 중요한 안전 구성 요소는 압축기 온도를 모니터링하고 위험한 열 수준이 감지되면 자동으로 전원을 차단하여 고가의 압축기 모터가 영구적인 손상으로부터 보호됩니다. 열 보호 장치는 주거용, 상업용 및 산업용 에어컨 시스템의 표준 장비가 되었으며, 장비 수명을 연장하고 값비싼 수리를 방지하는 필수 보호 장치입니다. 이러한 장치의 작동 방식, 사용 가능한 다양한 유형 및 작동 특성을 이해하면 HVAC 기술자와 부동산 소유자는 냉각 시스템을 적절하게 유지 관리하고 문제가 발생할 때 진단할 수 있습니다.

AC 압축기의 열 보호 구현은 열 손상에 대한 전기 모터의 근본적인 취약성을 해결합니다. 압축기 모터는 정상 작동 중에 전기 저항과 기계적 마찰을 통해 열을 발생시키는 동시에 압축 주기 동안 냉매로부터 열을 흡수합니다. 정상적인 조건에서 이 열은 압축기 하우징과 냉매 순환을 통해 적절하게 방출됩니다. 그러나 낮은 냉매 충전량, 제한된 공기 흐름, 전기적 문제 또는 기계적 문제와 같은 비정상적인 작동 조건으로 인해 온도가 위험한 수준까지 상승할 수 있습니다. 열 보호 기능이 없으면 이러한 조건에서는 모터 권선이 빠르게 파손되어 상당한 비용을 들여 압축기를 완전히 교체해야 합니다.

AC 압축기에 사용되는 열 보호 장치의 유형

내부 열 보호 장치

내부 열 보호 장치는 압축기 하우징 내에 직접 장착되며 일반적으로 모터 권선에 내장되거나 부착되어 실제 권선 온도를 정확하게 감지할 수 있습니다. 이러한 장치는 간접적인 측정에 의존하지 않고 열원에서 열을 측정하기 때문에 가장 정확한 온도 모니터링을 제공합니다. 가장 일반적인 유형은 klixon 또는 바이메탈 디스크 보호 장치로, 미리 결정된 온도에 도달하면 열리면서 압축기 모터로의 전류 흐름을 차단하는 온도 감지 바이메탈 디스크로 구성됩니다. 내부 보호 장치는 특정 압축기 설계 및 제조업체 사양에 따라 일반적으로 115°C~135°C(240°F~275°F) 사이의 온도에서 활성화됩니다.

내부 열 보호 장치는 주변 조건이나 보조 표시기보다는 모터 온도에 직접 반응하므로 탁월한 보호 기능을 제공합니다. 보호 장치가 작동하면 압축기가 즉시 정지되어 추가 온도 상승을 방지합니다. 모터가 냉각되면 바이메탈 디스크가 원래 모양으로 돌아가고 접점이 닫히므로 온도가 일반적으로 트립 지점보다 20~30°C(35~55°F) 낮은 재설정 지점 아래로 떨어지면 압축기가 다시 시작될 수 있습니다. 이 자동 재설정 기능은 냉각 후 시스템이 다시 시작을 시도한다는 것을 의미하며, 이는 과열의 근본 원인이 해결되었는지 여부에 따라 유익할 수도 있고 문제가 될 수도 있습니다.

외부 열 보호 장치

외부 열 보호 장치는 압축기 하우징 외부에 장착되어 직접 권선 온도를 측정하는 대신 압축기 쉘과의 접촉을 통해 온도를 감지합니다. 이러한 장치는 교체 및 테스트가 더 용이하지만 내부 보호 장치에 비해 온도 모니터링이 덜 정확합니다. 외부 보호 장치는 일반적으로 전체 압축기 회로의 전원을 차단하는 라인 브레이크 보호 장치와 압축기 전원을 차단하는 접촉기 또는 릴레이를 활성화하기 위해 제어 회로를 여는 파일럿 듀티 보호 장치의 두 가지 종류로 제공됩니다. 외부 열 보호 장치는 일반적으로 내부 장치보다 낮은 온도(일반적으로 90°C ~ 120°C(195°F ~ 250°F))에서 활성화되어 내부 장치가 작동하기 전에 추가 보호 계층을 제공합니다.

조합 프로텍터

많은 최신 압축기는 온도와 전류 소모에 모두 반응하는 복합 열 과부하 보호 장치를 사용합니다. 이러한 정교한 장치는 온도 외에도 모터 전류량을 모니터링하여 회전자 잠김 상태, 전압 불균형 및 온도 상승을 즉각적으로 일으키지는 않지만 시간이 지남에 따라 모터를 손상시킬 수 있는 기타 전기적 문제로부터 보호합니다. 복합 보호 장치는 일반적으로 전류 흐름에 따라 바이메탈 디스크를 데우고 온도 기반 보호 기능을 보완하는 압축기와 직렬로 연결된 발열체를 특징으로 합니다. 이 이중 모드 작동을 통해 특정 오류 조건에 더 빠르게 대응하고 보다 포괄적인 모터 보호 기능을 제공합니다.

실제 조건에서 열 보호 장치가 작동하는 방법

열 보호 장치의 작동 주기를 이해하면 기술자가 시스템 문제를 진단하고 보호 장치 오류와 압축기 정지를 유발하는 기타 문제를 구별하는 데 도움이 됩니다. 정상 작동 중에는 열 보호 장치 닫힌 상태로 유지되어 전류가 압축기 모터로 흐를 수 있습니다. 모터가 작동하면 보호 장치가 지속적으로 모니터링하는 열이 발생합니다. 작동 조건으로 인해 온도가 정상 수준 이상으로 상승하면 보호 장치의 온도 감지 요소가 트립 지점에 접근하기 시작합니다. 온도 상승 속도는 과열을 일으키는 문제의 심각도에 따라 달라집니다. 냉매 충전량이 완전히 손실되거나 로터가 잠겨 급격한 온도 상승을 초래하는 등의 심각한 문제가 있습니다.

트립 온도에 도달하면 보호 장치의 접점이 열리고 압축기 모터로의 전력 흐름이 차단됩니다. 갑작스러운 전력 손실로 인해 압축기의 작동이 중단되어 모터 작동 및 압축 작업으로 인한 열 발생이 제거됩니다. 그러면 열 방출이 시작되고 압축기는 주변 공기와 표면으로의 전도를 통해 점차적으로 냉각됩니다. 냉각 속도는 주변 온도, 압축기 크기, 실외 팬의 계속 작동 여부에 따라 달라집니다. 적당한 주변 조건의 일반적인 주거용 압축기의 경우 재설정 온도까지 냉각하는 데 일반적으로 5~15분이 필요하지만, 주변 온도가 높거나 대형 상업용 압축기의 경우 이 기간이 상당히 길어질 수 있습니다.

열 보호 장치 활성화의 일반적인 원인

열 보호 장치는 압축기 온도 상승에 반응하여 활성화되지만 과열의 근본 원인은 매우 다양하므로 식별하고 교정하려면 체계적인 진단이 필요합니다. 낮은 냉매 충전량은 열 보호장치 작동의 가장 일반적인 원인 중 하나입니다. 냉매량이 부족하면 압축기 모터의 냉각이 감소하고 토출 온도가 높아지기 때문입니다. 부식, 진동으로 인한 균열 또는 피팅 고장으로 인해 시간이 지남에 따라 냉매 누출이 발생하여 냉각 용량이 감소하고 압축기 온도가 상승할 때까지 시스템 충전량이 점차 감소합니다. 기술자는 과열 및 과냉각을 측정하여 적절한 충전을 확인하고 누출 감지 장비를 사용하여 시스템을 재충전하기 전에 누출 위치를 찾아 수리해야 합니다.

응축기 코일 전체의 공기 흐름이 제한되면 토출 압력이 상승하여 압축 작업과 열 발생이 증가하는 동시에 열 제거 용량이 감소합니다. 일반적인 공기 흐름 제한에는 먼지, 꽃가루 또는 잔해로 덮인 더러운 코일이 포함됩니다. 고장난 모터 또는 압수된 베어링으로 ​​인해 응축기 팬이 막혔습니다. 실외기 주변의 공간이 부족하여 적절한 환기를 방해합니다. 전압 불균형, 3상 시스템의 단상, 배선 연결 불량 등의 전기적 문제로 인해 과도한 전류 소모와 열 발생이 발생합니다. 베어링 고장, 부적절한 충전이나 설치로 인한 냉매 슬러깅, 내부 밸브 고장과 같은 기계적 문제로 인해 모터 부하와 온도가 증가하여 열 보호 기능이 작동됩니다.

• 낮은 냉매 충진으로 모터 냉각이 감소하고 토출 온도가 안전 작동 한계 이상으로 증가합니다.
• 열 방출을 제한하고 응축 압력 및 온도 상승을 유발하는 더러운 응축기 코일
• 작동 중 응축기 코일 전체에 적절한 공기 흐름을 방해하는 응축기 팬 모터 고장
• 과도한 전류 소모 및 발열을 유발하는 저전압, 전압 불균형 또는 단상을 포함한 전압 문제
• 제한된 계량 장치 또는 필터 건조기로 인해 냉매 흐름 및 적절한 시스템 작동이 감소됨
• 설계 사양을 초과하는 토출 압력 및 압축기 작동을 증가시키는 과충전 조건
• 마모된 베어링, 파손된 밸브 또는 마찰과 열을 증가시키는 내부 손상을 포함한 기계적 고장
• 장기간 동안 장비 설계 매개변수를 초과하는 극한의 주변 온도

열 보호 장치 문제 진단

체계적인 진단은 합법적인 과열 조건으로 인한 열 보호기 활성화와 불필요한 트립을 유발하는 보호기 고장을 구별합니다. 압축기가 실제로 과열되었는지 또는 보호 장치가 오작동하는지 확인하여 진단을 시작합니다. 적외선 온도계 또는 접촉식 온도계를 사용하여 작동 중 및 정지 직후 압축기 쉘 온도를 측정하십시오. 장치가 작동할 때 측정된 온도가 일반적인 작동 지점(보호 장치 유형에 따라 90~135°C)에 접근하거나 이를 초과하면 보호 장치가 올바르게 작동하는 것이므로 진단은 과열 원인을 식별하는 데 중점을 두어야 합니다. 반대로, 압축기가 80°C 미만의 정상 작동 온도에서 작동하면 열 보호 장치 자체에 결함이 있을 수 있습니다.

열 보호 기능이 반복적으로 작동하는 시스템의 경우 시작과 종료 사이의 시간 간격을 모니터링하십시오. 1분 미만의 매우 짧은 실행 시간은 일반적으로 온도 관련 종료라기보다는 회전자 잠김, 단상 또는 심각한 전압 문제와 같은 전기적 문제를 나타냅니다. 종료 전 5~15분의 작동 시간은 냉매, 공기 흐름 또는 기계적 문제로 인한 실제 과열을 나타냅니다. 작동 중 시스템 압력을 확인하고 흡입 및 토출 압력을 주변 조건에 대한 제조업체 사양과 비교하십시오. 높은 토출 압력과 낮은 흡입 압력은 냉매 제한을 나타내는 반면, 높은 흡입 및 토출 압력은 시스템의 과충전 또는 비응결을 나타냅니다.

열 보호 장치 테스트 및 교체

열 보호 장치를 테스트하려면 내부 장치와 외부 장치에 대해 서로 다른 접근 방식이 필요합니다. 외부 열 보호 장치는 저항계를 사용하여 직접 테스트하여 식었을 때 보호 장치 단자 전체의 연속성을 확인할 수 있습니다. 제대로 작동하는 외부 보호 장치는 실온에서 저항이 0 또는 거의 0에 가까운 것으로 나타나 폐쇄 접점을 나타냅니다. 보호 장치가 냉각되었을 때 무한한 저항을 나타내면 접점이 열린 상태로 멈춰 장치가 고장난 것입니다. 온도 반응을 확인하려면 정격 트립 온도에서 무한대(개방 회로)로 전환되어야 하는 저항을 모니터링하면서 히트건을 사용하여 보호 장치를 조심스럽게 가열하십시오. 이 테스트는 주변 구성 요소의 손상을 방지하기 위해 시스템에서 보호 장치를 제거한 상태에서 수행해야 합니다.

내부 열 보호 장치는 압축기를 열지 않고 직접 테스트할 수 없으며 이는 밀봉된 장치에는 실용적이지 않습니다. 대신 진단은 단자 사이의 압축기 저항을 측정하고 작동 동작을 관찰하는 데 의존합니다. 개방형 내부 보호 장치가 있는 압축기는 회로의 보호 장치 위치에 따라 공통 단자와 실행 단자 사이 또는 공통 단자와 시작 단자 사이에 무한 저항을 나타냅니다. 압축기가 최근에 가동된 경우 적절한 냉각 시간을 허용하십시오. 보호 장치는 단순히 재설정을 기다리는 정상 개방 상태에 있을 수 있기 때문입니다. 적당한 주변 온도에서 30분간 냉각한 후에도 저항이 무한대로 유지되면 보호 장치가 열려 있거나 모터 권선이 손상되어 압축기를 교체해야 할 수 있습니다.

외부 열 보호 장치 교체 절차

외부 열 보호 장치를 교체하는 것은 간단하지만 효과적인 작동을 위해서는 적절한 설치에 주의가 필요합니다. 교체를 시작하기 전에 에어컨 장치의 전원을 차단하고 멀티미터를 사용하여 전압이 없는지 확인하십시오. 절연 드라이버로 단자를 단락시켜 커패시터에 저장된 에너지를 방전시키십시오. 전선 단자를 분리하고 이를 압축기 하우징에 고정하는 장착 하드웨어를 제거하여 기존 열 보호 장치를 제거합니다. 장착 표면을 철저히 청소하여 새 보호 장치와 압축기 쉘 사이의 열 접촉을 방해할 수 있는 오래된 열 페이스트, 부식 또는 잔해물을 제거하십시오.

트립 온도, 재설정 온도, 전류 정격 및 장착 스타일에 특히 주의하면서 원래 장치와 일치하는 사양을 갖춘 교체용 열 보호 장치를 선택하십시오. 압축기 쉘에서 효율적인 열 전달을 보장하기 위해 새 보호 장치의 접촉 표면에 열 전도성 페이스트의 얇은 층을 바르십시오. 보호 장치를 압축기에 단단히 장착하고 원래 장치와 동일한 위치에 배치합니다. 대부분의 제조업체는 온도가 가장 높은 압축기 본체 상부에 설치하도록 지정합니다. 회로도에 따라 전기 배선을 연결하여 정격 전류에 적합한 와이어 게이지를 확인하고 압축기 작동 중에 진동이 느슨해지지 않도록 단자 연결을 확보하십시오.

유지 관리를 통한 열 보호 장치 활성화 방지

예방 유지보수는 압축기 과열을 유발하는 기본 조건을 해결하여 열 보호기 작동을 크게 줄입니다. 적절한 방열 용량을 유지하려면 분기별 콘덴서 코일 청소를 포함한 정기적인 유지 관리 일정을 이행하십시오. 특정 코일 설계에 적합한 방법을 사용하여 코일을 청소하십시오. 핀형 코일은 물과 승인된 코일 세척 용액을 사용한 부드러운 세척에 잘 반응하는 반면, 마이크로채널 코일은 손상을 방지하기 위해 더욱 주의 깊은 세척이 필요합니다. 응축기 팬을 검사하고 청소하여 회전 방향이 올바른지, 공기 흐름이 적절한지, 실외기 주변에 잔해나 장애물이 없는지 확인합니다.

압축기 작동 중 분리 시 전압을 포함한 전기 매개변수를 모니터링하고 측정값을 명판 사양과 비교합니다. 전압은 정격 전압의 ±10% 이내로 유지되어야 하며, 3상 시스템은 모든 위상에서 2% 이내의 전압 균형을 보여야 합니다. 명판 정격과 비교하여 전류 소모량을 확인하고 지정된 것보다 훨씬 높은 전류량을 소모하는 압축기가 있는지 조사합니다. 과열도와 과냉각도를 측정하여 매년 적절한 냉매 충전량을 확인하고 측정값이 제조업체 사양을 벗어나는 경우에만 충전량을 조정하십시오. 단순히 냉매를 추가하는 것보다 냉매 누출을 즉시 해결하십시오. 낮은 충전으로 인해 반복적으로 과열되면 열 보호 기능으로 즉각적인 고장이 방지되는 경우에도 압축기 수명이 크게 단축됩니다.

열 보호 장치의 한계 이해

열 보호 장치는 치명적인 압축기 고장에 대해 필수적인 보호 기능을 제공하지만 사용자와 기술자가 이해해야 하는 한계가 있습니다. 열 보호 장치는 과열의 근본 원인이 아닌 온도에 반응합니다. 즉, 문제보다는 증상을 치료합니다. 열 보호 기능을 반복적으로 사용하는 시스템은 과열을 유발하는 상태로 계속 고통받고 보호 장치가 즉각적인 고장을 방지하더라도 각 주기마다 손상이 누적됩니다. 이 한계 조건에서 장시간 작동하면 모터 절연, 베어링 표면 및 냉매 오일 품질이 저하되어 열 보호 기능이 있고 작동함에도 불구하고 궁극적으로 압축기 고장이 발생합니다.

또한 열 보호 장치는 압축기에 영향을 미치는 모든 고장 모드로부터 보호할 수 없습니다. 커넥팅 로드 파손, 밸브 플레이트 파손, 베어링 고착 등 갑작스러운 기계적 고장은 열 보호가 너무 빨리 일어나서 손상을 방지할 수 없습니다. 느린 냉매 누출을 포함한 점진적인 고장은 열 보호 트립 지점 아래에서 작동하면서 여전히 부적절한 냉각 성능과 고객 불만을 야기할 수 있습니다. 이러한 제한 사항을 이해하면 보호 장치를 지속적인 작동 문제에 대한 영구적인 솔루션으로 보는 것이 아니라 열 보호 장치 활성화의 근본 원인을 해결하는 것이 더 중요합니다. 열 보호 장치가 작동하면 단순히 일시적인 불편을 감수해야 하는 것이 아니라 조사와 수정이 필요한 문제를 나타냅니다.

고급 열 보호 기술

최신 HVAC 시스템에는 기존 바이메탈 보호 장치보다 더욱 정교한 모니터링 및 보호 기능을 제공하는 고급 열 보호 기술이 점점 더 통합되고 있습니다. 전자 열 보호 모듈은 서미스터 센서와 솔리드 스테이트 스위칭을 사용하여 보다 정확한 온도 모니터링과 더 빠른 응답 시간을 제공합니다. 이러한 장치는 시스템 제어와 통합되어 진단 정보를 제공하고 작동 추세를 추적하며 정상적인 열 순환과 서비스 주의가 필요한 문제 발생을 구별할 수 있습니다. 일부 고급 주거용 시스템과 대부분의 상업용 설치에는 이제 온도, 전류, 전압 및 작동 주기를 포함한 여러 매개변수를 모니터링하여 포괄적인 모터 보호를 제공하는 압축기 보호 모듈이 포함되어 있습니다.

가변 속도 압축기 시스템은 모터 온도, 전류 및 속도를 지속적으로 모니터링하여 보호를 최적화하는 동시에 작동 유연성을 극대화하는 인버터 드라이브에 통합된 정교한 모터 보호 알고리즘을 사용합니다. 이러한 시스템은 열 한계에 도달할 때 완전히 정지하는 대신 압축기 속도를 줄여 손상을 방지하는 동시에 일부 냉각 용량을 유지할 수 있습니다. 스마트 온도 조절기와 건물 관리 시스템에는 점점 더 열 보호 모니터링이 통합되어 전문가의 주의가 필요한 문제가 발생했음을 나타내는 반복적인 열 트립에 대해 사용자나 서비스 제공업체에 경고합니다. HVAC 기술이 계속해서 발전함에 따라 열 보호 시스템은 더욱 통합되고 지능적이며 사전 대응적으로 변해 단순한 대응 보호에서 서비스 중단이 발생하기 전에 문제를 예방하는 예측 유지 관리 기능으로 전환될 것입니다.