واقي التيار الزائد لوحدة التكييف: ما الذي يحمي المكثف فعليًا؟

في آلات التكييف الحديثة، لا يُعامل الضاغط كوحدة منفصلة فقط بل كجزء من نظام إلكتروني. تكلفة دائرة العاكس تحل محل الضاغط متغير السرعة الذي يتراوح بين $500 و $1,100 بينما استبدال مروحة ECM يتراوح بين $400 و $1,000. وأثناء ذلك، يجب على القراء أن يضعوا في اعتبارهم أنه في حالة حدوث ارتفاعات في التيار الكهربائي، فإن النفقات المذكورة أعلاه لن تغطيها ضمان الشركة المصنعة.

يمكن رؤية العلاقة بين الذكاء المذكور أعلاه والمفهوم الاقتصادي الذي يبرره بالكامل. لكن المنتجات التي تم شراؤها لمعالجة المشكلة المذكورة لا يمكن اعتبارها كذلك.

فيما يتعلق بما إذا كان جهاز حماية من الارتفاع المفاجئ القابل للتوصيل يمكنه حماية وحدة التكييف، فالجواب هو سلبي. سبب هذا الاستنتاج هو أن وحدة التكييف تحتوي على ضاغط يتم تشغيله عبر دائرة 240 فولت، والتي لا يمكن لجهاز حماية من الارتفاع المفاجئ القابل للتوصيل الوصول إليها. لذلك، يجب تركيب جهاز حماية من الارتفاع المفاجئ من النوع 2 في فصل التيار الخارجي، والذي سيكلف بين $150 و $400 وسيعمل بالتزامن مع الحماية الكاملة للمنزل المثبتة في اللوحة الرئيسية. علاوة على ذلك، من الضروري فهم أنه في حوالي 20% من جميع الحالات، تكون المصادر الخارجية هي أسباب التسبب في الارتفاعات الضارة، بينما تكشف حوالي 2% فقط من جميع مطالبات HVAC أن الارتفاع كان ناجماً ظاهرياً عن البرق، مما يظهر أنه نتيجة لعمل الارتفاعات الناتجة عن التبديل وليس العواصف.

الإجابة المختصرة لنظام تكييف حديث

في حالة وجود نظام يعمل بالعواكس أو نظام سرعة متغيرة لا يزيد عمره عن 15 عامًا، يُنصح باستخدام جهاز حماية من الارتفاعات المفاجئة من النوع الثاني عند القاطع الخارجي. السبب في ذلك هو أن هذا الموقع يوفر الحماية المثلى للوحدة حيث يقع الضاغط في نهاية دائرة طويلة وتعمل هذه الدائرة كهوائي.

بالنسبة للأنظمة ذات المرحلة الواحدة، التي تتكون من كونتاكتور بسيط ومكثف، تكون الجوانب الاقتصادية أقل، لذا يُنصح بإنفاق المال على الحماية الكاملة للمنزل للوحة الكهربائية بدلاً من ذلك.

في حالة اقتراب النظام من نهاية عمره الافتراضي، يُنصح بتخطي الجهاز والاستثمار في استبداله، بدلاً من حماية ضاغط سيتم إيقاف استخدامه خلال عامين.

لماذا يتعرض وحدة التكييف بشكل غير معتاد

هناك أربعة عوامل يجب مراعاتها، وواحد فقط يعتمد على الطقس.

• دوائر فرعية طويلة. المسافة من اللوحة إلى المكثف عادة ما تكون حوالي 15-30 مترًا. من المحتمل حدوث ارتفاعات مفاجئة، وبالتالي، لا يمكن للجهاز الموضوع عند لوحة الطاقة التخفيف من الارتفاع.
• البيئة الخارجية. يمكن للبيئة الخارجية، ماربيلا، أن تجلب الحرارة أو المطر إلى الموقع الذي يتم وضع المعدات فيه وحيث يوجد أيضًا عمود كهربائي محتمل وتركيبات أخرى.
• عمل المفتاح الخاص به. تتضمن عملية تشغيل الجهاز تيارات تزيد بحوالي 6-8 مرات عن تلك المستخدمة أثناء التشغيل العادي وتولد ارتفاعات مفاجئة في نفس الدائرة.
• إصلاح الشبكة الكهربائية. بمجرد استئناف المرفق لعملياته بعد انقطاع التيار الكهربائي، تستقبل المنطقة التغيير الكامل دفعة واحدة. يحدث ذلك بشكل أكثر تكرارًا من تأثير البرق ويسبب أضرارًا مماثلة.

تؤكد الإحصائيات التصريحات الأخيرة. يظهر تحليل NEMA أن مصدر المشاكل الكهربائية داخلي في ما يصل إلى 80٪ من الحالات.

ما لا يمكن لشريط التوصيل فعله

شريط التوصيل مناسب للدوائر التي تزود المعدات الكهربائية، وعادة ما يكون مصنفًا لـ 15A ويوفر الحماية لأي جهاز موصول به. وحدة التكييف لا تحتوي على قابس؛ فهي موصولة بأسلاك إلى قاطع فصل وتعمل على دائرة 240 فولت مصنفة بين 30A و 60A، ولا يمكن استخدام شريط توصيل في هذه الدائرة.

حتى لو كان من الممكن استخدام هذا النوع من أنظمة الحماية، فإن حجم الارتفاعات الطاقية المعنية مختلف. تحمي أشرطة التوصيل الدوائر ذات الارتفاعات الطاقية الصغيرة على الدوائر التي تزود أي جهاز كهربائي. التيار الارتفاعي الذي يحدث على التيار الكهربائي الرئيسي وعلى دائرة التغذية لوحدة التكييف أعلى بكثير، لذلك عند حدوث الارتفاع، ستفشل الفاريستور في الجهاز في العمل بشكل صحيح وستظل المعدات المتصلة به غير محمية، على الرغم من أن المؤشر سيظل مضيئًا.

مصدر الالتباس هو الأسماء التي يحصل عليها كلا العنصرين. كلاهما يباع كأجهزة حماية. أيضًا، كلاهما له تصنيفات جول، وهذه التصنيفات لا تسمح بالمقارنة السهلة. يمكن قول الشيء نفسه عن أجهزة الحماية من الارتفاعات التي لها تصنيف محدد مقارنة بأشرطة التوصيل التي تُصنف وفقًا لطرق التسويق.

ما يساهم به كل جهاز في السلسلة فعليًا، من قاطع الفرع إلى نقطة الاستخدام، هو موضوع هذه المقارنة بين قاطع الدائرة وجهاز الحماية من الارتفاعات, ، وهو التمييز الذي لم يتم شرحه لمعظم أصحاب المنازل.

النوع 1، النوع 2 والنوع 3 عند قاطع فصل التيار المتردد

النوع	أين يذهب	ما يتعامل معه	مناسب لوحدة تكييف
النوع 1	جانب الخط من قاطع الخدمة، عند العداد	ارتفاعات خارجية كبيرة بما في ذلك تيار البرق	طبقة المنزل بالكامل، ليست خاصة بالتكييف
النوع 2	جانب الحمل من القاطع، عند قاطع فصل المعدات	التحولات الناتجة عن التبديل، الارتفاع المتبقي، الأحداث المولدة داخليًا	الجهاز الصحيح عند المكثف
النوع 3	نقطة الاستخدام، على بعد لا يقل عن 10 أمتار من الموصل من الخدمة	تثبيت دقيق بالقرب من الحمل	مستوى لوحة التحكم والثرموستات

وحدة النوع 2 عند قاطع الفصل تؤدي الوظيفة الأساسية. تبقى الوحدة متوازية مع الحمل ولا تسحب أي طاقة في الاستخدام اليومي. ومع ذلك، عندما يتجاوز الجهد العتبة المذكورة، يتم تفعيلها. هذه هي الوحدة التي يشير إليها معظم منتجي HVAC عندما يرغبون في التأكيد على أن الحماية من الارتفاعات هي جزء من شروط ضمان التثبيت الخاصة بهم.

استخدام نوع آخر من أجهزة الحماية مبرر لأنه يتعامل مع مسألة مختلفة. يمكن للمرحلات الخاصة بزيادة الجهد ونقص الجهد مراقبة الجهد وبالتالي فصل الضاغط في حالة الانحراف عن نافذة الجهد. كما أنها توفر تأخيرًا زمنيًا حتى لا يتم تشغيل الضاغط بشكل متكرر. جهاز الحماية متعدد الوظائف EXUR7-63W من HUYU مصمم لهذه المهمة، حيث يجمع بين نافذة الجهد وتأخير إعادة الاتصال الذي يحتاجه الضاغط.

الحجم: الأرقام الأربعة التي تهم

تجاهل رقم kA الرئيسي وتصنيف الجول. هناك أربع مواصفات تحدد ما إذا كان الجهاز يؤدي المهمة.

المواصفات	ما الذي يجب البحث عنه في فصل التيار الخاص بالتكييف	لماذا
النوع	النوع 2، مدرج في UL 1449	يتطابق مع الموقع في الدائرة
التيار الاسمي للتفريغ (In)	20 كيلو أمبير لكل وضع أو أعلى	تصنيف الحدث المتكرر، وهو ما يستهلك الجهاز فعلياً
تصنيف حماية الجهد (VPR)	600–800 فولت	كلما كان أقل كان أفضل؛ هذا هو الرقم الذي تراه اللوحة فعلياً
تصنيف تيار القصر (SCCR)	عند أو فوق التيار المتاح للخطأ عند فصل التيار	الجهاز ذو التصنيف المنخفض يشكل خطر حريق، وليس حماية
الجهد والتكوين	240 فولت، طور واحد، قطبان لوحدة مكثف سكنية	التكوين الخاطئ يعني عدم وجود حماية أو حدوث خطأ

رقم التثبيت هو نقطة ضعف للمنتجات الرخيصة. المنتج الذي لديه جهد تثبيت 1,200 فولت قد حمى الدائرة نظرياً بينما يسمح بمرور طاقة تزيد ثلاث مرات عما يجب أن تستقبله الدائرة بشكل مثالي. الجهد في نطاق 600-800 فولت هو المثالي للاستخدام في وحدات الحائط السكنية أو الفواصل وأي تثبيت أقل من ذلك لا يمكن تحقيقه بتكلفة معقولة لمعظم أصحاب المنازل.

التكوين الثاني في مرحل حماية الجهد هو نافذة الجهد، التي يجب تكوينها بناءً على التطبيق بدلاً من استخدام الإعدادات الافتراضية فقط. على سبيل المثال، الضاغط الذي ينفصل عند 200 فولت لمدة ثلاث دقائق يعمل بشكل مختلف تماماً عن الضاغط الذي ينفصل عند نفس الجهد لمدة 30 ثانية فقط، خاصة خلال أشهر الصيف عندما يكون التيار أقل من المعتاد في الصباح. المرحل في هذا EXUR7N جهاز حماية من الجهد الزائد والمنخفض يمكن ضبطه عبر تلك النطاقات لهذا السبب بالضبط.

ما تكلفته، وما تكلفة البديل

عنصر	التكلفة النموذجية	ملاحظات
نوع 2 SPD، تركيب عند القاطع	$60–$200	الجهاز فقط
مركب عند القاطع	$150–$400	30–60 دقيقة من وقت الكهربائي
نوع 1 أو 2 للمنزل بالكامل عند اللوحة	$200–$800	حماية متعددة الطبقات، ليست بديلاً
استبدال لوحة تحكم ذات مرحلة واحدة	$250–$450	مركب
لوحة متغيرة السرعة أو تواصلية	$500–$1,100	مركب
محرك منفاخ ECM	$400–$1,000	مركب
استبدال الضاغط	$800–$2,500+	قطع الغيار فقط في العديد من الحالات

استبدال لوحة متغيرة السرعة مرة واحدة فقط يكفي في العديد من الحالات، مما يعني أن الاستثمار يعوض نفسه من 2 إلى 5 مرات.

معظم أصحاب المنازل يتعلمون متأخرًا جدًا عن مشكلة الضمان. الغالبية العظمى من ضمانات المصنع لا تغطي صراحةً أي ضرر ناتج عن الارتفاع المفاجئ في التيار أو انخفاض الجهد؛ لذلك، لا يهم ما إذا كان النظام عمره سنة أو عشر سنوات. الجهاز لا يحمي الضمان بل ببساطة يجسر الفجوة التي تحدثها أحداث الضمان.

ما إذا كان الجهاز يزيد أيضًا من قيمة العقار هو مسألة منفصلة وأقل يقينًا، ولهذا من المستحسن إبقاء هذه الادعاءات منفصلة بدلاً من تركها للبائع. يتم فحص الأدلة على القيمة في هذا النظر في ما إذا كان واقي الارتفاع المفاجئ للمنزل بالكامل يزيد من قيمة العقار.

العلامات التجارية، ومكانة HUYU

في أمريكا الشمالية، سوق SPD لكل من العمليات السكنية والتجارية الخفيفة محدود ويشمل Square D وSchneider وEaton وSiemens وLeviton وبعض المصنعين المتخصصين. في حالة جهاز النوع 2 المركب مباشرة على القاطع، الأجهزة الوحيدة التي يقدمها المقاول الكهربائي للاقتباس هي كما أنها تتأثر بشكل حاسم بالتصميم.

موقع HUYU هو كل من في الأعلى وبجانب في نواحٍ مختلفة. تصنع الشركة أجهزة الحماية والتبديل منخفضة الجهد وقد طورت نماذج مختلفة من حماية التيار المتردد التي تتعامل في الغالب مع مشاكل الجهد، بما في ذلك كل من الارتفاعات والانخفاضات، فقدان المراحل وتأخير إعادة الاتصال للجهاز المستخدم للضواغط. هذا نوع مختلف تمامًا من الأجهزة بدلاً من جهاز تثبيت الارتفاع المفاجئ.

لنوضح الأمر: لا تصنع HUYU وحدة نوع 2 مع شهادة UL 1449 مناسبة للتركيب في أمريكا الشمالية، لذلك يجب على أي صاحب منزل من هذه المناطق شراء واحدة من تلك المتوفرة هناك. تصنع HUYU طبقة مرحل الحماية، وأجهزة حماية الارتفاع المفاجئ للألواح الشمسية والمفاتيح والكونتاكتورات اللازمة لكل من OEM والمعدات التصديرية بدلاً من استخدامها لمعدات معيار IEC.

نتيجة لذلك، بالنسبة لمصنعي OEM لأنظمة HVAC، هذه الأجهزة ذات صلة، أما إذا تعلق الأمر بأصحاب المنازل من الولايات المتحدة الذين يعملون على تركيب النظام مع المكثف، فمن الضروري شراء وحدة نوع 2 المخصصة ومرحّل حماية الجهد.

Installation and the Three Points

The complete system involves three locations according to their importance.

1. The disconnecting device. A Type 2 surge protection device connected to the disconnect with the utmost shortness of leads and robustly bonded to the disconnect box. This is the most valuable individual item in HVAC systems.
2. The main electrical panel. A Type 1 or Type 2 surge protection device suitable for the entire house. This device will filter the big surges before further flow through the house circuits and provide protection to all appliances in the house.
3. The weatherproof heat pump and the control system. A Type 3 or a small Type 2 device at the heat pump plus the insulation of low-voltage control wires between the heat and condenser devices which is a long naked wire acting as a radio receiver.

The length of conductor is the key point of performance measurement in all points. Each inch of wire from the protected device to the protected point adds onto the voltage at the output of the device, so a device placed on the opposite side of the disconnect has much poorer performance than a device mounted to the right of the disconnect.

Installation of such equipment cannot be performed by a homeowner. The disconnect has a 240V casing and has live wires while its service terminals keep receiving energy even with the switch turned off.

Maintenance and Replacement

These devices are consumables. Every surge absorbed causes degradation of the metal oxide varistors leading to a service life of approximately five to ten years in normal circumstances, which may be shorter in a rural overhead feeder where there is a lot of switching going on.

Three habits need to be cultivated to make the protection work.

• Checking the indicator. A green light or any light showing means that the device is working. If it is dark or red that means that it has done its job. It’s impossible to know about the failed device in open unless the indicator has been checked.
• Replace after the event. Even if indicator looks normal a nearby lightning strike or an event on the grid may lead to the failure. The cost of changing a $100 device is lower than the cost of replacing a burned $900 circuit.
• Isolate before replacing. Although the SPD is connected in parallel with the load and the SPS is upstream the correct procedure involves breaking the circuit and checking it is not live before carrying out any actions.HUYU’s EXM3 moulded-case breaker is the sort of upstream device that makes that isolation possible on a larger packaged system, rather than relying on pulling a fuse block.

Mark installation date inside the switch box. This is the only option to know whether the device in front of you is two years old or twelve.

الأسئلة الشائعة

Should you put a surge protector on an AC unit?

Of course, for an inverter or variable-speed system, since the control circuit and the inverter unit are quite costly, susceptible to damage from surges, as well as not being included in the warranty of the manufacturer. With regard to an older single-stage unit with simple controls, the aspect of protecting the whole house is better spent in this case. In view of the age of the system, neither alternative is considered to be sound financially at that point.

Is it safe to plug an air conditioner into a surge protector?

An air conditioning unit cannot be plugged in. A condenser installed centrally is directly wired into a 240 V circuit via a disconnect device, while a window type air conditioner requires constant power exceeding that which is generally permissible for most domestic extension cords. Further, the strip connected to a window air conditioning device may also be dangerous since its contacts are not rated for the inrush of power.

What is the best surge protector for HVAC?

A UL 1449-compliant Type 2 device, mounted at the outdoor disconnect, designed for nominal discharge current of 20 kA or higher and with a voltage protection rating between 600-800 V, and has a short circuit current rating equal to or exceeding the available fault current. Use it in conjunction with a device placed at the whole home panel and an over/under voltage relay having reconnect delay for compressor protection.

Will a power surge damage my AC unit?

It is possible for it to occur, and it usually happens gradually rather than suddenly. Varistors on an electrical circuit board deteriorate with each occurrence until the circuit board is unable to perform its functions, which is often attributed to aging. Direct damage from lightning strikes is exceptional; switching transient damage and grid recovery events occur much more often and are responsible for most of the damage.

المراجع

• NFPA 70 — National Electrical Code, Article 242 and 285
• UL Solutions — UL 1449 Surge Protective Devices
• ABB — Surge Protective Devices for Buildings
• Leviton — Whole-Home and Point-of-Use SPD Range
• U.S. Department of Energy — Surge Protection Guidance

الخلاصة

The Type 2 surge canceling devices are mounted on the outside part of the air conditioning units. The price of the installation is between $150 and $400. Air conditioning surge protective device is installed differently from the devices that can be connected directly. Once a control panel has been repaired, multiple times higher amount can be earned then spent on the device.

To protect the compressor voltage relay and reconnecting delay switch are needed. There are different cases of electricity surges and brownouts, which mechanism will be different in each case and the varistors will solve only one of the problems.