Solución de transformación técnica para a falla do módulo de enerxía do contactor de vacío KC2

1. Antecedentes do Proxecto e Resumo do Problema​
   O compresor de aire de alta potencia está propulsado por un motor de media tensión de 10kV, e o seu armario de arranque foi orixinalmente deseñado con un método de arranque mediante autotransformador. O proceso de arranque consta de dúas etapas:

1. ​Etapa de Arranque: O contactor de vacío KC1 enxeita primeiro para cortocircuitar o punto estrela do autotransformador, permitindo que o motor se inicie a 7kV.
2. ​Etapa de Funcionamento: Despois de completado o proceso de arranque, KC1 desenxeita, e o contactor de vacío KC2 enxeita para cortocircuitar o autotransformador e conectar o circuito principal de 10kV, permitindo que o motor funcione a tensión completa.

​Cuestión Central: Durante a operación real, o módulo de alimentación de amplio rango de tensión responsable de fornecer enerxía ao bobinado do contactor KC2 falla frecuentemente. Este fallo do módulo provoca que o bobinado do contactor perda a corrente, resultando nunha desenxetada anómala de KC2 e na interrupción non planeada do equipo de produción, afectando gravemente a estabilidade e eficiencia da produción.

O módulo de alimentación de amplio rango de tensión orixinal é un dispositivo de rectificación mellorado coas seguintes características e requisitos principais:

• ​Conmutación Dinámica da Tensión de Saída: Debe emitir 300V DC de alta tensión instantáneamente a partir dunha entrada AC para propulsar a enxetada do contactor. Despois da enxetada, debe cambiar con precisión a 12V DC de baixa tensión en aproximadamente 15ms para manter o estado de enxetada. Se o tempo de conmutación é demasiado curto, o contactor non pode enxetarse de forma fiable; se é demasiado longo, pode fundirse o fusible.
• ​Mecanismo de Activación da Conmutación: A activación basease na detección da corrente de saída. Cando se detecta unha corrente alta (indicando a enxetada do contactor), cambia a 12V despois de 15ms; se non se detecta corrente, continua emitindo 300V.

​II. Análise da Causa Raíz do Fallo​
​Causa Directa: As inspeccións no terreo revelaron repetidos fundidos de fusibles no módulo. O punto de fallo central era o envejecemento do circuito interno, que impedía a conmutación oportuna da tensión de saída de 300V a 12V despois da enxetada do contactor. Isto resultou nunha emisión sostenida de 300V de alta tensión, xerando unha corrente excesiva que finalmente fundiu o fusible e incapacitou o módulo.

​Causas Raíz:

1. ​Entorno de Disipación de Calor Deficiente: O contactor KC2 e o módulo de alimentación están instalados dentro do armario de arranque, que está cerrado con ventilación e disipación de calor limitadas.
2. ​Fallo no Diseño de Mantemento: Por protección técnica, o fabricante do equipo encapsulou todo o módulo, dificultando a disipación de calor. O módulo debe permanecer alimentado durante a operación, e en entornos de alta temperatura, os componentes electrónicos envelecen rapidamente, provocando un deterioro do rendemento e a pérdida final da función de conmutación normal.

​III. Solución e Implementación​
​1. Enfoque Central de Transformación​
Abandonar o deseño "dual-función" do módulo orixinal (manexo tanto da enxetada de alta tensión como da mantención de baixa tensión), que é caro e propenso a fallos. Adoptar unha solución de separación de función:

• ​Reutilización de Componentes Existentes: Utilizar a capacidade do módulo de alimentación de amplio rango de tensión orixinal para emitir 300V DC de alta tensión momentaneamente, específicamente para propulsar a enxetada do contactor.
• ​Adición de Novos Componentes: Introducir un módulo de alimentación regulado de 12V DC independente e de baixo custo dedicado a manter a enxetada do contactor despois da activación.
• ​Control Crítico: No momento en que o contactor se enxeta de forma fiable, o circuito de control corta automaticamente a alimentación ao módulo orixinal, asegurando que opere só brevemente. Isto evita o fundido causado pola operación prolongada en modo de alta tensión.

​2. Componentes Clave e Funcións do Sistema Transformado​

• ​Módulo de Alimentación de Amplio Rango de Tensión Orixinal: Reconvertido para proporcionar só 300V de tensión de enxetada momentánea.
• ​Nuevo Módulo de Alimentación de 12V DC: Responsable de proporcionar 12V de tensión de mantención sostenida, instalado fóra do armario de arranque nunha área ben ventilada.
• ​Diodos de Aislamento (2 unidades)​: Aíslan as fontes de 300V e 12V para evitar interferencias mutuas e retroceso.
• ​Relé de Control (KA1)​: Proporciona señales de control lóxico para asegurar a execución secuencial do proceso de operación.
• ​Circuíto Anti-rebote: Serve como un deseño de redundancia de seguridade para prevenir o ciclo repetido de "enxetada-desenxetada" do contactor en condicións anómalas.

​IV. Resultados da Transformación​
Esta transformación técnica produciu beneficios económicos e operativos significativos:

1. ​Reducción Significativa de Custos: A adición dun novo módulo de alimentación de 12V (que cuesta aproximadamente 100 RMB por unidade) substituíu o módulo de amplio rango de tensión orixinal (que cuesta aproximadamente 5.000 RMB por unidade), reducindo drasticamente os custos de mantemento por dispositivo e ofrecendo un alto retorno sobre a investimento.
2. ​Optimización do Entorno de Operación: O novo módulo de 12V está instalado fóra do armario, mellorando enormemente a disipación de calor e permitindo unha monitorización de estado en liña conveniente e mantemento.
3. ​Prolongación da Vida Útil do Equipo: O módulo orixinal opera só brevemente, reducindo significativamente o desgaste. O novo módulo opera nun ambiente ideal, asegurando lonxevidade. A solución global alarga marcadamente a vida útil do sistema de alimentación de KC2.
4. ​Alta Flexibilidade: Esta solución pode implementarse como medida de reparación despois do fallo do módulo orixinal ou como unha actualización técnica preventiva antes do fallo, ofrecendo flexibilidade independentemente da condición do módulo orixinal.
5. ​Estabilidade Operativa Comprobada: A operación práctica demostrou a fiabilidade e efectividade da solución. O primeiro lote de dispositivos transformados funcionou de forma estable durante máis de dous anos sen ningún paro debido a problemas de alimentación de KC2, validando plenamente a superioridade da solución.