راهکار تغییر فنی برای خرابی ماژول برق در کنتاکتور وکیوم KC2

1. پیشینه پروژه و مرور کلی مشکلات​
   کمپرسور هوا با توان بالا توسط موتور ولتاژ متوسط ۱۰kV به حرکت درمی‌آید و کابین شروع آن از روش شروع با خودسازی جریان استفاده می‌کند. فرایند شروع شامل دو مرحله است:

1. ​مرحله شروع: ابتدا کنتاکتور خلاء KC1 برای کوتاه کردن نقطه ستاره خودساز جریان، فعال می‌شود و موتور با ولتاژ ۷kV شروع به کار می‌کند.
2. ​مرحله عملکرد: پس از اتمام فرایند شروع، KC1 غیرفعال می‌شود و کنتاکتور خلاء KC2 برای کوتاه کردن خودساز جریان و اتصال به مدار اصلی ۱۰kV فعال می‌شود، که این امر موجب عملکرد موتور با ولتاژ کامل می‌گردد.

​مشکل اصلی: در عملیات واقعی، ماژول تأمین انرژی با ولتاژ گسترده مسئول تأمین برق لیترال کنتاکتور KC2 به طور مکرر خراب می‌شود. خرابی این ماژول موجب قطع برق لیترال کنتاکتور و جدا شدن ناخواسته KC2 و توقف ناخواسته تجهیزات تولید می‌شود که به طور جدی بر ثبات و کارایی تولید تأثیر می‌گذارد.

ماژول تأمین انرژی با ولتاژ گسترده اصلی یک دستگاه تقویت شده برای مستقیم سازی با ویژگی‌ها و نیازهای اصلی زیر است:

• ​تغییر سریع ولتاژ خروجی: باید به طور فوری ولتاژ ۳۰۰V DC بالا را در حالت ورود AC برای فعال کردن کنتاکتور تولید کند. پس از فعال شدن، باید در حدود ۱۵ms به ولتاژ ۱۲V DC پایین تغییر دهد تا وضعیت فعال شده حفظ شود. اگر زمان تغییر کوتاه باشد، کنتاکتور نمی‌تواند به طور مطمئن فعال شود؛ اگر طولانی باشد، ممکن است فیوز سوخته شود.
• ​مکانیسم تحریک تغییر: تحریک بر اساس تشخیص جریان خروجی است. وقتی جریان بالا (نشان دهنده فعال شدن کنتاکتور) تشخیص داده می‌شود، بعد از ۱۵ms به ۱۲V تغییر می‌کند؛ اگر جریانی تشخیص داده نشود، ۳۰۰V را تولید می‌کند.

​II. تجزیه و تحلیل علت اصلی خرابی​
​علت مستقیم: بازرسی‌های محلی نشان داد که فیوز‌های ماژول به طور مکرر سوخته‌اند. نقطه خرابی اصلی سن برشی مدار داخلی بود که مانع تغییر به موقع ولتاژ خروجی از ۳۰۰V به ۱۲V پس از فعال شدن کنتاکتور می‌گشت. این امر موجب تولید جریان بیش از حد با ولتاژ ۳۰۰V بلندمدت شد که در نهایت فیوز را سوخته و ماژول را ناکارآمد کرد.

​دلایل اصلی:

1. ​محیط تخلیه گرما ضعیف: کنتاکتور KC2 و ماژول تأمین انرژی در داخل کابین شروع نصب شده‌اند که محصور و تخلیه گرما محدود است.
2. ​نقص در طراحی نگهداری: برای حفاظت فنی، سازنده تجهیزات کل ماژول را جعبه‌بندی کرده که تخلیه گرما را محدود می‌کند. ماژول باید در حالت کاری تغذیه شود و در محیط‌های داغ، مولفه‌های الکترونیکی به سرعت سن برشی می‌شوند که منجر به کاهش عملکرد و در نهایت از دست دادن تابعیت تغییر به موقع می‌شود.

​III. راه حل و اجرایی​
​۱. رویکرد اصلی تحول​
از طراحی "دو عملکردی" ماژول اصلی (که هم برای تغذیه ولتاژ بالا و هم ولتاژ پایین استفاده می‌شد) که هزینه‌بر و پرخطر است، صرف نظر کنید. راه حل جداسازی عملکرد را اتخاذ کنید:

• ​استفاده مجدد از مولفه‌های موجود: از توانایی ماژول تأمین انرژی با ولتاژ گسترده اصلی برای تولید ولتاژ ۳۰۰V DC به طور موقت برای فعال کردن کنتاکتور استفاده کنید.
• ​افزودن مولفه‌های جدید: ماژول تغذیه ۱۲V DC تنظیم شده مستقل و کم هزینه جدیدی را برای حفظ فعال بودن کنتاکتور پس از فعال شدن اضافه کنید.
• ​کنترل اصلی: در لحظه‌ای که کنتاکتور به طور مطمئن فعال شود، مدار کنترل بلافاصله تغذیه ماژول اصلی را قطع می‌کند تا مطمئن شود فقط به طور موقت کار می‌کند. این امر مانع سوختن ناشی از عملکرد بلندمدت در حالت ولتاژ بالا می‌گردد.

​۲. مولفه‌ها و عملکردهای مهم سیستم تبدیل شده​

• ​ماژول تأمین انرژی با ولتاژ گسترده اصلی: فقط برای تولید ولتاژ ۳۰۰V موقتی اصلاح شده است.
• ​ماژول تغذیه ۱۲V DC جدید: مسئول تأمین ولتاژ ۱۲V پایدار است که در خارج از کابین شروع و در محیطی خوب تخلیه گرمایی نصب شده است.
• ​دیودهای جداساز (۲ عدد)​: ولتاژهای ۳۰۰V و ۱۲V را از هم جداسازی می‌کنند تا مداخله و بازگشت جریان را جلوگیری کنند.
• ​رله کنترل (KA1)​: سیگنال‌های کنترلی منطقی را فراهم می‌کند تا اجرای ترتیبی فرایند عملیاتی را تضمین کند.
• ​مدار ضد لرز (Anti-Bouncing Circuit): طراحی امنیتی اضافی برای جلوگیری از چرخه‌های مکرر "فعال-غیرفعال" کنتاکتور در شرایط نامتعارف است.

​IV. نتایج تحول​
این تحول فنی منجر به مزایای اقتصادی و عملیاتی قابل توجهی شده است:

1. ​کاهش هزینه قابل توجه: افزودن ماژول تغذیه ۱۲V جدید (با هزینه حدود ۱۰۰ RMB هر واحد) جایگزین ماژول تغذیه با ولتاژ گسترده اصلی (با هزینه حدود ۵۰۰۰ RMB هر واحد) شده است، که به طور قابل توجهی هزینه‌های نگهداری هر دستگاه را کاهش داده و بازدهی سرمایه‌گذاری بالایی را فراهم می‌کند.
2. ​بهبود محیط عملیاتی: ماژول ۱۲V جدید در خارج از کابین نصب شده است، که به طور قابل توجهی تخلیه گرمایی را بهبود می‌بخشد و نظارت آنلاین و نگهداری را آسان می‌کند.
3. ​افزایش طول عمر تجهیزات: ماژول اصلی فقط به طور موقت کار می‌کند، که به طور قابل توجهی سایش را کاهش می‌دهد. ماژول جدید در محیط مطلوب کار می‌کند و طول عمر آن را تضمین می‌کند. راه حل کلی به طور قابل توجهی طول عمر سیستم تغذیه KC2 را افزایش می‌دهد.
4. ​انعطاف‌پذیری بالا: این راه حل می‌تواند به عنوان یک اقدام تعمیری پس از خرابی ماژول اصلی یا به عنوان به‌روزرسانی فنی پیشگیرانه قبل از خرابی اجرا شود، که انعطاف‌پذیری را در هر دو حالت ارائه می‌دهد.
5. ​ثابت شدن پایداری عملیاتی: عملیات واقعی نشان داده است که این راه حل قابل اعتماد و موثر است. اولین دسته از دستگاه‌های تبدیل شده بیش از دو سال بدون هیچ توقف ناشی از مشکلات تغذیه KC2 عملکرد پایدار داشته‌اند که برتری راه حل را به طور کامل تأیید می‌کند.