Chương 3: Thiết bị bảo vệ và báo hiệu dùng trong hệ thống lạnh.

3.1. Áp Tômát – Cầu Chì – Rơ Le Nhiệt

Đây là nhóm thiết bị bảo vệ chống lại các sự cố về điện (quá dòng, ngắn mạch) và quá tải nhiệt.

3.1.1. Cầu Chì (Fuse)

  • Chức năng: Bảo vệ hệ thống khỏi ngắn mạch và quá tải dòng điện nghiêm trọng.

  • Nguyên lý: Khi dòng điện vượt quá giới hạn định mức, dây chì (vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp) bên trong sẽ nóng lên và đứt, làm ngắt mạch điện.

  • Đặc điểm: Cầu chì là thiết bị bảo vệ một lần (phải thay thế sau khi đứt).

  • Ứng dụng: Thường dùng để bảo vệ mạch điều khiển (dòng điện nhỏ) hoặc các tải phụ trợ.

3.1.2. Áp Tômát (Circuit Breaker - CB)

  • Chức năng: Đóng cắt và bảo vệ mạch điện khỏi quá tải và ngắn mạch.

  • Nguyên lý bảo vệ:

    • Bảo vệ Quá tải (Thermal trip): Dựa trên nguyên lý lá kim loại kép (bimetallic strip). Khi dòng điện vượt ngưỡng, lá kim loại nóng lên, cong và tác động cơ cấu cơ học để ngắt mạch.

    • Bảo vệ Ngắn mạch (Magnetic trip): Dựa trên nguyên lý điện từ. Khi dòng điện tăng đột ngột (ngắn mạch), lực từ trường sinh ra đủ lớn để hút cơ cấu ngắt mạch gần như tức thời.

  • Đặc điểm: Có thể tái sử dụng (reset) sau khi ngắt mạch.

  • Ứng dụng: CB là thiết bị bảo vệ chính cho toàn bộ hệ thống hoặc cho mạch động lực của máy nén công suất lớn.

3.1.3. Rơ Le Nhiệt (Thermal Overload Relay)

  • Chức năng: Bảo vệ động cơ máy nén (và các động cơ khác) khỏi quá tải nhiệt kéo dài.

  • Cấu tạo: Thường lắp kèm Contactor, gồm ba lá kim loại kép (đối với hệ 3 pha) được mắc nối tiếp với mạch động lực.

  • Nguyên lý:

    • Dòng điện chạy qua lá kim loại kép, làm nó nóng lên.

    • Khi dòng điện quá tải kéo dài, lá kim loại cong và tác động vào cơ cấu ngắt (tiếp điểm NC) trong mạch điều khiển, ngắt điện cuộn dây Contactor, từ đó ngắt máy nén.

  • Đặc điểm: Có nút chỉnh dòng định mức (tùy chỉnh theo dòng hoạt động của máy nén) và cơ chế reset tay hoặc tự động.

3.2. Rơ Le Áp Suất Dầu (Oil Pressure Safety Switch)

Đây là thiết bị bảo vệ đặc biệt dành cho các loại máy nén cần bôi trơn cưỡng bức (máy nén bán kín, hở có bơm dầu).

  • Chức năng: Đảm bảo áp suất dầu bôi trơn luôn đủ trong quá trình máy nén hoạt động.

  • Nguyên lý hoạt động (Đo áp suất vi sai):

    • Rơ le đo Áp suất dầu hiệu dụng (Net Oil Pressure), tức là sự chênh lệch giữa áp suất dầu ra khỏi bơm và áp suất bên trong cacte (crankcase).

      $$\text{Áp suất dầu hiệu dụng} = P_{\text{dầu ra bơm}} - P_{\text{cacte}}$$
    • Nếu áp suất dầu hiệu dụng quá thấp (thường < 15 psi hoặc < 1 bar) trong một khoảng thời gian nhất định, Rơ le sẽ ngắt máy nén.

  • Cấu tạo đặc biệt (Có độ trễ): Rơ le áp suất dầu luôn được tích hợp một Rơ le thời gian (Timer), thường là ON Delay (60 - 120 giây).

    • Lý do: Cho phép máy nén khởi động và bơm dầu kịp đạt áp suất cần thiết. Nếu sau thời gian trễ này mà áp suất dầu vẫn không đủ, Rơ le mới ngắt mạch.

  • Vị trí lắp đặt: Lắp trên thân máy nén, kết nối với đầu ra bơm dầu và không gian cacte.

3.3. Rơ Le Áp Suất Cao (HP) và Rơ Le Áp Suất Thấp (LP)

Đây là nhóm thiết bị bảo vệ chu trình lạnh khỏi các điều kiện áp suất cực đoan, bảo vệ máy nén khỏi hư hỏng.

3.3.1. Rơ Le Áp Suất Cao (High Pressure Switch - HP)

  • Chức năng: Ngắt máy nén khi áp suất ngưng tụ (áp suất đẩy) vượt quá giới hạn an toàn.

  • Nguy cơ: Bảo vệ máy nén khỏi quá tải cơ học, quá nhiệt (do áp suất cao), nổ vỡ đường ống, hoặc hỏng van.

  • Nguyên nhân kích hoạt: Dàn ngưng quá bẩn, quạt dàn ngưng hỏng, có không khí/khí không ngưng trong hệ thống, hoặc nạp môi chất quá nhiều.

  • Đặc điểm Reset: Thường là loại Reset Bằng tay (Manual Reset). Khi kích hoạt, cần phải kiểm tra và khắc phục sự cố, sau đó nhấn nút đặt lại (reset) để hệ thống hoạt động lại.

3.3.2. Rơ Le Áp Suất Thấp (Low Pressure Switch - LP)

  • Chức năng: Ngắt máy nén khi áp suất hút (áp suất bay hơi) giảm xuống dưới giới hạn an toàn.

  • Nguy cơ: Bảo vệ máy nén khỏi hút chân không (hút ẩm vào hệ thống), quá nhiệt cuộn dây (do thiếu môi chất làm mát), hoặc hỏng hóc do chạy thiếu môi chất.

  • Nguyên nhân kích hoạt: Thiếu môi chất lạnh nghiêm trọng, tắc nghẽn van tiết lưu hoặc lưới lọc, hoặc nhiệt độ phòng quá thấp.

  • Đặc điểm Reset: Thường là loại Reset Tự động (Automatic Reset). Khi áp suất hồi phục (ví dụ: nhiệt độ phòng tăng lên, môi chất đủ để tạo áp suất), Rơ le tự động đóng lại để máy nén chạy tiếp.