راه‌حل تبدیل فنی برای خرابی مدول برق در کنتاکتور وکوئم KC2

1. پیش‌زمینه پروژه و مرور کلی مشکلات​
   کمپرسور هوا با قدرت بالا توسط موتور متوسط ولتاژ ۱۰kV به حرکت درمی‌آید و کابین شروع آن از روش شروع با خودسریاب کاهش ولتاژ طراحی شده است. فرآیند شروع شامل دو مرحله است:

1. ​مرحله شروع: ابتدا کنتاکتور خلاء KC1 برای کوتاه‌سازی نقطه ستاره‌ای خودسریاب فعال می‌شود، که اجازه می‌دهد موتور با ولتاژ ۷kV شروع به کار کند.
2. ​مرحله عملیاتی: پس از تکمیل فرآیند شروع، KC1 غیرفعال می‌شود و کنتاکتور خلاء KC2 برای کوتاه‌سازی خودسریاب و اتصال مدار اصلی ۱۰kV فعال می‌شود، که موجب عملکرد موتور با ولتاژ کامل می‌گردد.

​مشکل اصلی: در عملیات واقعی، ماژول تغذیه با ولتاژ گسترده مسئول تغذیه سیم پیچ کنتاکتور KC2 بطور مکرر خراب می‌شود. خرابی این ماژول باعث قطع تغذیه سیم پیچ کنتاکتور می‌شود، که منجر به خاموش شدن غیرمنتظره KC2 و توقف ناخواسته تجهیزات تولید می‌گردد و به شدت بر پایداری و کارایی تولید تأثیر می‌گذارد.

ماژول تغذیه با ولتاژ گسترده اصلی یک دستگاه تقویت‌کننده مستقیم با ویژگی‌ها و نیازهای اصلی زیر است:

• ​تغییر خروجی ولتاژ دینامیک: باید به طور فوری ولتاژ DC ۳۰۰V بالا را در ورودی AC تولید کند تا کنتاکتور را فعال کند. پس از فعال شدن، باید به طور دقیق در حدود ۱۵ میلی‌ثانیه به ولتاژ DC کم ۱۲V تغییر دهد تا حالت فعال شده را حفظ کند. اگر زمان تغییر خیلی کوتاه باشد، کنتاکتور به طور مطمئن فعال نمی‌شود؛ اگر خیلی طولانی باشد، ممکن است فیوز سوزانده شود.
• ​مکانیسم عامل تغییر: عامل تغییر براساس تشخیص جریان خروجی است. وقتی جریان بالا (نشان‌دهنده فعال شدن کنتاکتور) تشخیص داده می‌شود، بعد از ۱۵ میلی‌ثانیه به ۱۲V تغییر می‌کند؛ اگر جریانی تشخیص داده نشود، ادامه دارد تولید ۳۰۰V.

​II. تحلیل علت اساسی خرابی​
​علت مستقیم: بررسی‌های محلی نشان داد که فیوز در ماژول به طور مکرر سوزانده شده است. نقطه خرابی اصلی سنگینی داخلی مدار بود که مانع تغییر به موقع ولتاژ خروجی از ۳۰۰V به ۱۲V پس از فعال شدن کنتاکتور می‌گشت. این امر باعث تولید ولتاژ بالای ۳۰۰V به طور مداوم شد که جریان بیش از حد تولید کرد و در نهایت فیوز را سوزانده و ماژول را غیرقابل استفاده کرد.

​علت‌های اساسی:

1. ​محیط تخلیه گرما ضعیف: کنتاکتور KC2 و ماژول تغذیه در داخل کابین شروع نصب شده‌اند که بسته و تخلیه گرما و تهویه آن محدود است.
2. ​عیب طراحی نگهداری: برای محافظت فنی، تولیدکننده تجهیزات کل ماژول را جعبه‌بندی کرده که تخلیه گرما را محدود می‌کند. ماژول باید در حین عملیات تغذیه شده باشد و در محیط‌های دمای بالا، اجزای الکترونیکی به سرعت پیر می‌شوند و عملکرد آن‌ها کاهش می‌یابد و در نهایت قابلیت تغییر به موقع را از دست می‌دهند.

​III. راه‌حل و اجرایی‌سازی​
​۱. رویکرد اصلی تحول​
طرح "دوکاره" ماژول اصلی (مدیریت هر دو ولتاژ بالا برای فعال شدن و ولتاژ پایین برای حفظ) که گران و پربازیافت است را کنار گذاشته و راه‌حل جداگانه‌سازی عملکرد را اتخاذ کنید:

• ​استفاده مجدد از اجزای موجود: از توانایی ماژول تغذیه با ولتاژ گسترده اصلی برای تولید ولتاژ DC ۳۰۰V به طور موقت برای فعال کردن کنتاکتور استفاده کنید.
• ​اضافه کردن اجزای جدید: ماژول تغذیه تنظیم‌شده DC ۱۲V مستقل و کم‌هزینه‌ای معرفی کنید که فقط برای حفظ فعال بودن کنتاکتور پس از فعال شدن اختصاص داده شود.
• ​کنترل کلیدی: لحظه‌ای که کنتاکتور به طور مطمئن فعال شد، مدار کنترلی به طور خودکار تغذیه ماژول اصلی را قطع می‌کند تا مطمئن شود که فقط به طور موقت کار می‌کند. این امر مانع سوزاندن به دلیل کار طولانی‌مدت در حالت ولتاژ بالا می‌شود.

​۲. اجزای کلیدی و عملکردهای سیستم تحول یافته​

• ​ماژول تغذیه با ولتاژ گسترده اصلی: بازگشت به تأمین فقط ولتاژ فعال شدن ۳۰۰V به طور موقت.
• ​ماژول تغذیه DC ۱۲V جدید: مسئول تأمین ولتاژ حفظ ۱۲V به طور مداوم، نصب شده در خارج از کابین شروع در یک محیط خوب تهویه شده.
• ​دیودهای جداسازی (۲ عدد)​: جداسازی منابع تغذیه ۳۰۰V و ۱۲V برای جلوگیری از تداخل و بازگشت جریان.
• ​رله کنترل (KA1)​: ارائه سیگنال‌های کنترلی منطقی برای اطمینان از اجرای متوالی فرآیند عملیاتی.
• ​مدار ضد لرزش: طراحی امنیتی اضافی برای جلوگیری از چرخه‌های مکرر "فعال-غیرفعال" کنتاکتور در شرایط غیرعادی.

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

1. ​کاهش قابل توجه هزینه: افزودن ماژول تغذیه ۱۲V جدید (با هزینه حدود ۱۰۰ یوان هر واحد) جایگزین ماژول تغذیه با ولتاژ گسترده اصلی (با هزینه حدود ۵۰۰۰ یوان هر واحد) شد، که به طور قابل توجهی هزینه نگهداری هر دستگاه را کاهش داد و بازده سرمایه‌گذاری بالایی را فراهم کرد.
2. ​بهبود محیط عملیاتی: ماژول ۱۲V جدید در خارج از کابین نصب شده که به طور قابل توجهی تخلیه گرما را بهبود بخشید و امکان نظارت آنلاین و نگهداری راحت را فراهم کرد.
3. ​تمدید عمر تجهیزات: ماژول اصلی فقط به طور موقت کار می‌کند، که به طور قابل توجهی کاهش دهنده افت و خرابی است. ماژول جدید در محیط مطلوب کار می‌کند که عمر طولانی را تضمین می‌کند. راه‌حل کلی عمر خدمت سیستم تغذیه KC2 را به طور قابل توجهی تمدید می‌کند.
4. ​انعطاف‌پذیری بالا: این راه‌حل می‌تواند به عنوان یک تعمیر پس از خرابی ماژول اصلی یا به عنوان یک به‌روزرسانی فنی پیشگیرانه قبل از خرابی اجرا شود، که انعطاف‌پذیری را در هر دو وضعیت فراهم می‌کند.
5. ​ثبات عملیاتی ثابت شده: عملیات واقعی نشان داده است که این راه‌حل قابل اعتماد و موثر است. اولین دسته تجهیزات تحول یافته بیش از دو سال بدون هیچ توقفی به دلیل مشکلات تغذیه KC2 عملیاتی پایدار داشته‌اند، که برتری کامل راه‌حل را تأیید می‌کند.