Solution de Transformation Technique pour la Panne du Module Électrique du Contacteur à Vide KC2

1. Contexte du projet et aperçu du problème​
   Le compresseur d'air de haute puissance est entraîné par un moteur à moyenne tension de 10 kV, et son armoire de démarrage était initialement conçue avec une méthode de démarrage par transformateur d'auto-couplage. Le processus de démarrage se compose de deux étapes :

1. ​Phase de démarrage: Le contacteur à vide KC1 s'active en premier pour court-circuiter le point étoile du transformateur d'auto-couplage, permettant au moteur de démarrer à 7 kV.
2. ​Phase de fonctionnement: Une fois le processus de démarrage terminé, KC1 se désactive, et le contacteur à vide KC2 s'active pour court-circuiter le transformateur d'auto-couplage et connecter le circuit principal de 10 kV, permettant au moteur de fonctionner à pleine tension.

​Problème central: Pendant l'exploitation réelle, le module d'alimentation à large plage de tension responsable de l'alimentation du bobinage du contacteur KC2 tombe souvent en panne. Cette défaillance du module provoque la perte d'alimentation du bobinage du contacteur, entraînant un déclenchement anormal de KC2 et des arrêts non planifiés de l'équipement de production, affectant gravement la stabilité et l'efficacité de la production.

Le module d'alimentation à large plage de tension d'origine est un dispositif de redressement amélioré avec les caractéristiques et exigences suivantes :

• ​Commutation dynamique de la tension de sortie: Il doit fournir instantanément une tension continue élevée de 300 V sur l'entrée alternative pour activer le contacteur. Après l'activation, il doit basculer précisément vers une tension continue faible de 12 V en environ 15 ms pour maintenir l'état activé. Si le temps de commutation est trop court, le contacteur ne peut pas s'activer de manière fiable ; si c'est trop long, cela peut brûler le fusible.
• ​Mécanisme de déclenchement de la commutation: Le déclenchement est basé sur la détection du courant de sortie. Lorsqu'un courant élevé (indiquant l'activation du contacteur) est détecté, il bascule à 12 V après 15 ms ; s'il n'y a pas de courant détecté, il continue de fournir 300 V.

​II. Analyse des causes profondes de la défaillance​
​Cause directe: Les inspections sur site ont révélé des brûlures répétées de fusibles dans le module. Le point de défaillance central était le vieillissement du circuit interne, qui empêchait la commutation opportune de la tension de sortie de 300 V à 12 V après l'activation du contacteur. Cela a conduit à une sortie continue de haute tension de 300 V, générant un courant excessif qui a finalement brûlé le fusible et rendu le module inefficace.

​Causes profondes:

1. ​Mauvais environnement de dissipation thermique: Le contacteur KC2 et le module d'alimentation sont installés à l'intérieur de l'armoire de démarrage, qui est fermée avec une ventilation et une dissipation de chaleur limitées.
2. ​Défaut de conception de maintenance: Pour des raisons de protection technique, le fabricant de l'équipement a encapsulé l'ensemble du module, entravant davantage la dissipation de chaleur. Le module doit rester alimenté pendant le fonctionnement, et dans des environnements à haute température, les composants électroniques vieillissent rapidement, entraînant une dégradation des performances et une perte ultime de la fonction de commutation normale.

​III. Solution et mise en œuvre​
​1. Approche de transformation centrale​
Abandonner la conception "double fonction" du module d'origine (gérer à la fois l'activation à haute tension et la tenue à basse tension), qui est coûteuse et sujette à des défaillances. Adopter une solution de séparation des fonctions :

• ​Réutiliser les composants existants: Utiliser la capacité du module d'alimentation à large plage de tension d'origine à fournir momentanément une tension continue élevée de 300 V, spécifiquement pour activer le contacteur.
• ​Ajouter de nouveaux composants: Introduire un module d'alimentation régulée à 12 V DC indépendant et à faible coût, dédié à maintenir l'activation du contacteur après l'activation.
• ​Contrôle critique: Dès que le contacteur s'active de manière fiable, le circuit de commande coupe automatiquement l'alimentation du module d'origine, assurant qu'il ne fonctionne que brièvement. Cela évite les brûlures causées par une opération prolongée en mode haute tension.

​2. Composants clés et fonctions du système transformé​

• ​Module d'alimentation à large plage de tension d'origine: Réaffecté pour fournir uniquement une tension d'activation de 300 V momentanée.
• ​Nouveau module d'alimentation 12 V DC: Responsable de fournir une tension de tenue de 12 V continue, installé à l'extérieur de l'armoire de démarrage dans un espace bien ventilé.
• ​Diodes d'isolement (2 unités)​: Isoler les sources d'alimentation 300 V et 12 V pour prévenir toute interférence mutuelle et reflux.
• ​Relais de commande (KA1)​: Fournit des signaux de commande logiques pour assurer l'exécution séquentielle du processus de fonctionnement.
• ​Circuit anti-rebond: Sert de conception de redondance de sécurité pour empêcher les cycles répétés de "activation-désactivation" du contacteur dans des conditions anormales.

​IV. Résultats de la transformation​
Cette transformation technique a apporté des avantages économiques et opérationnels significatifs :

1. ​Réduction importante des coûts: L'ajout d'un nouveau module d'alimentation 12 V (coûtant environ 100 RMB par unité) a remplacé le module d'alimentation à large plage de tension d'origine (coûtant environ 5 000 RMB par unité), réduisant considérablement les coûts de maintenance par appareil et offrant un excellent retour sur investissement.
2. ​Environnement de fonctionnement optimisé: Le nouveau module 12 V est installé à l'extérieur de l'armoire, améliorant considérablement la dissipation de chaleur et permettant une surveillance en ligne pratique de l'état et de la maintenance.
3. ​Allongement de la durée de vie de l'équipement: Le module d'origine fonctionne seulement brièvement, réduisant considérablement l'usure. Le nouveau module fonctionne dans un environnement idéal, assurant une longévité. La solution globale allonge sensiblement la durée de service du système d'alimentation KC2.
4. ​Haute flexibilité: Cette solution peut être mise en œuvre soit comme une mesure de réparation après la défaillance du module d'origine, soit comme une mise à niveau technique préventive avant la défaillance, offrant une flexibilité indépendamment de l'état du module d'origine.
5. ​Stabilité opérationnelle prouvée: L'exploitation pratique a démontré la fiabilité et l'efficacité de la solution. La première série d'appareils transformés a fonctionné de manière stable pendant plus de deux ans sans aucun arrêt causé par des problèmes d'alimentation KC2, validant pleinement la supériorité de la solution.