Solució de transformació tècnica per a l'avaluació del mòdul d'energia del contactor al buit KC2

1. Antecedents del projecte i visió general del problema​
   El compresor d'aire de gran potència es mou amb un motor de mitja tensió de 10kV, i el seu quadre d'arrancada estava originalment dissenyat amb un mètode d'arrancada per autotransformador. El procés d'arrancada consta de dues etapes:

1. ​Etapa d'arrancada: El contactor de vacuï VAC KC1 s'activa primer per a encurtar el punt d'estrella de l'autotransformador, permetent que el motor s'arrenci a 7kV.
2. ​Etapa de funcionament: Un cop finalitzat el procés d'arrancada, KC1 es desactiva, i el contactor de vacuï KC2 s'activa per a encurtar l'autotransformador i connectar el circuit principal de 10kV, permetent al motor funcionar a tensió completa.

​Problema central: Durant la operació real, el mòdul d'alimentació de llarga tensió responsable de l'alimentació de la bobina del contactor KC2 falla freqüentment. Aquesta falla del mòdul provoca que la bobina del contactor perdi la seva alimentació, resultant en una desconnexió anormal de KC2 i parades no planificades de l'equips de producció, impactant greument la estabilitat i eficiència de la producció.

El mòdul d'alimentació de llarga tensió original és un dispositiu de retificació reforçat amb les següents característiques i requisits principals:

• ​Commutació dinàmica de la tensió de sortida: Ha de generar immediatament una tensió de 300V CC d'alta tensió a partir d'una entrada CA per a activar el contactor. Un cop activat, ha de commutar amb precisió a 12V CC de baixa tensió en aproximadament 15ms per a mantenir l'estat d'activació. Si el temps de commutació és massa curt, el contactor no s'activa de manera fiable; si és massa llarg, pot fundir-se el fusible.
• ​Mecanisme de disparador de commutació: La commutació es basa en la detecció de la corrent de sortida. Quan es detecta una alta corrent (indicant l'activació del contactor), es comuta a 12V després de 15ms; si no es detecta corrent, continua generant 300V.

​II. Anàlisi de les causes arrel de la falla​
​Causa directa: Les inspeccions in situ van revelar repetides fundicions de fusibles en el mòdul. El punt de falla central era l'envejeciment del circuit intern, que impedí la commutació oportuna de la tensió de sortida de 300V a 12V després de l'activació del contactor. Això va resultar en una sortida sostenida de 300V d'alta tensió, generant una corrent excessiva que finalment va fundir el fusible i va deixar el mòdul inoperatiu.

​Causas arrel:

1. ​Entorn de dissipació de calor pobre: El contactor KC2 i el mòdul d'alimentació estan instal·lats dins del quadre d'arrancada, que està tancat amb ventilació i dissipació de calor limitades.
2. ​Disseny defectuós de manteniment: Per a protecció tècnica, el fabricant d'equips va encapsular tot el mòdul, dificultant encara més la dissipació de calor. El mòdul ha de romandre alimentat durant la operació, i en entorns de temperatura elevada, els components electrònics envejeixen ràpidament, provocant una degradació del rendiment i una pèrdua final de la funcionalitat de commutació normal.

​III. Solució i implementació​
​1. Enfocament central de transformació​
Abandonar el disseny "doble funció" del mòdul original (que tracta tant l'activació d'alta tensió com la mantenedora de baixa tensió), que és costós i propens a fallar. Adoptar una solució de separació de funcions:

• ​Reutilitzar components existents: Utilitzar la capacitat del mòdul d'alimentació de llarga tensió original per a generar momentàniament 300V CC d'alta tensió, específicament per a activar el contactor.
• ​Afegir nous components: Introduir un mòdul d'alimentació regulada de 12V CC independent i de baix cost dedicat a mantenir l'activació del contactor després de l'activació.
• ​Control crític: Al moment que el contactor s'activa de manera fiable, el circuit de control talla automàticament l'alimentació al mòdul original, assegurant que opera només breument. Això evita la fundició causada per una operació prolongada en mode d'alta tensió.

​2. Components i funcions clau del sistema transformat​

• ​Mòdul d'alimentació de llarga tensió original: Reutilitzat per a proporcionar només una tensió d'activació momentània de 300V.
• ​Nou mòdul d'alimentació de 12V CC: Responsable de proporcionar una tensió de mantenedora sostenida de 12V, instal·lat fora del quadre d'arrancada en una zona ben ventilada.
• ​Diodos d'isolació (2 unitats)​: Isolar les fonts d'alimentació de 300V i 12V per a prevenir interferències mútuas i reflux.
• ​Relé de control (KA1)​: Proporciona senyals de control lògic per a assegurar l'execució secuencial del procés d'operació.
• ​Circuit anti-rebot: Serveix com a disseny redundant de seguretat per a prevenir cicles repetitius d'"activació-desactivació" del contactor en condicions anòmals.

​IV. Resultats de la transformació​
Aquesta transformació tècnica ha donat lloc a beneficis econòmics i operatius significatius:

1. ​Reducció significativa dels costos: L'addició d'un nou mòdul d'alimentació de 12V (amb un cost aproximat de RMB 100 per unitat) ha reemplaçat el mòdul d'alimentació de llarga tensió original (amb un cost aproximat de RMB 5,000 per unitat), reduint dràsticament els costos de manteniment per dispositiu i oferint un alt retorn de la inversió.
2. ​Optimització de l'entorn d'operació: El nou mòdul de 12V s'instal·la fora del quadre, millorant greument la dissipació de calor i permetent una monitorització d'estat en línia i manteniment convenient.
3. ​Prolongació de la vida útil dels equips: El mòdul original opera només breument, reduint significativament l'ús i desgast. El nou mòdul opera en un entorn ideal, assegurant una llarga durada. La solució global allarga marcadament la vida útil del sistema d'alimentació KC2.
4. ​Alta flexibilitat: Aquesta solució es pot implementar com una mesura de reparació després de la falla del mòdul original o com una actualització tècnica preventiva abans de la falla, oferint flexibilitat independent de l'estat del mòdul original.
5. ​Estabilitat operativa demostrada: La operació pràctica ha demostrat la fiabilitat i efectivitat de la solució. El primer lot de dispositius transformats ha operat de manera estable durant més de dos anys sense cap parada causada per problemes d'alimentació de KC2, validant plenament la superioritat de la solució.