Tehničko preoblikovanje rješenja za grešku strujnog modula vakuumskog kontaktera KC2

1. Pozadina projekta i pregled problema​
   Visokosnažni zrakopumpa pogonjen je 10kV srednjeg napona motorom, a njegov početni ormarić izvorno je dizajniran s metodom započinjanja preko autotransformatora. Postupak započinjanja sastoji se od dvije faze:

1. ​Faza započinjanja: Vakuumski kontaktor KC1 prvo se aktivira kako bi kratkospojao zvjezdnu točku autotransformatora, omogućujući motoru da započne na 7kV.
2. ​Faza rada: Nakon što je postupak započinjanja završen, KC1 se deaktivira, a vakuumski kontaktor KC2 se aktivira kako bi kratkospojao autotransformator i spojio glavni 10kV krug, omogućujući motoru da radi na punom naponu.

​Glavni problem: Tijekom stvarnog rada, modul širokog naponskog opsega koji snabdijevaju naponom bobinu kontaktora KC2 često pada. Ovaj propust modula uzrokuje gubitak napajaćeg napon za bobinu kontaktora, rezultirajući neplaniranim otključavanjem KC2 i neplaniranim zaustavljanjem proizvodnog opremu, težno utječeći na stabilnost i učinkovitost proizvodnje.

Izvorni modul širokog naponskog opsega jest potpuno prilagođeno uređaj za pravostranu pretvorbu sa sljedećim ključnim karakteristikama i zahtjevima:

• ​Dinamička promjena izlaznog napona: Mora odmah pri AC ulazu generirati 300V DC visok napon kako bi pokrenuo aktivaciju kontaktora. Nakon aktivacije, mora precizno prebaciti na 12V DC niski napon unutar približno 15ms kako bi održao stanje aktivacije. Ako je vrijeme prebacivanja predugo, kontaktor ne može pouzdano aktivirati; ako je predkratko, može pregorjeti sigurnički.
• ​Mehanizam pokretanja prebacivanja: Pokretanje temelji se na detekciji izlaznog struja. Kada se otkrije visoki struj (što upućuje na aktivaciju kontaktora), prebaciće se na 12V nakon 15ms; ako se struj ne otkrije, nastavljat će emitirati 300V.

​II. Analiza koriennih uzroka propusta​
​Neposredni uzrok: Inspekcijske provjere na terenu otkrile su ponavljajuće pregorjanje sigurničkog elementa u modulu. Ključni mjesto propusta bila je starost internog kruga, koja je sprečila pravočasno prebacivanje izlaznog napona s 300V na 12V nakon aktivacije kontaktora. To rezultiralo je trajnim emitiranjem 300V visokog napona, generirajući previsoku struju koja konačno pregorjela je sigurnički element i isključila funkcionalnost modula.

​Korienni uzroci:

1. ​Loše okruženje za otpuštanje topline: Kontaktor KC2 i modul napajanja su instalirani unutar početnog ormarića, koji je zatvoren s ograničenom ventilacijom i otpuštanjem topline.
2. ​Manjak u dizajnu održavanja: Za tehničku zaštitu, proizvođač opreme celokupno je kapsulirao modul, dodatno sprečujući otpuštanje topline. Modul mora ostati pod napajanjem tijekom rada, a u visokotemperaturnim okruženjima elektronički komponenti brzo starje, dovedući do degradacije performansi i konačno gubitka normalne funkcionalnosti prebacivanja.

​III. Rješenje i implementacija​
​1. Glavni pristup transformaciji​
Odbaci originalni "dualni" dizajn modula (za obradu i visokog napona aktivacije i niskog napona držanja), koji je skup i osjetljiv na propuste. Usprijemi rješenje razdvajanja funkcija:

• ​Ponovno korištenje postojećih komponenti: Iskoristi sposobnost originalnog modula širokog naponskog opsega da privremeno emitira 300V DC visok napon, specifično za pokretanje aktivacije kontaktora.
• ​Dodavanje novih komponenti: Uvedi neovisni, niskocijenovni 12V DC regulirani modul napajanja posebno namijenjen za održavanje aktiviranog stanja kontaktora nakon aktivacije.
• ​Ključna kontrola: Čim kontaktor pouzdano aktivira, kontrolni krug automatski isključuje napajanje originalnog modula, osiguravajući da radi samo kratko vrijeme. To sprečava pregorjanje uzrokovano dugotrajnim radom u režimu visokog napona.

​2. Ključne komponente i funkcije transformiranog sustava​

• ​Originalni modul širokog naponskog opsega: Reprofiliran za pružanje samo privremenog 300V napon aktivacije.
• ​Novi 12V DC modul napajanja: Odgovoran za pružanje trajnog 12V držanja napon, instaliran van početnog ormarića u dobro ventiliranom prostoru.
• ​Izolacijski diodi (2 komade)​: Izoliraju 300V i 12V izvore napajanja kako bi spriječili međusobno ometanje i strujanje unazad.
• ​Kontrolni rele (KA1)​: Pruža logičke kontrolne signale kako bi osigurao sekvencijalno izvršavanje operativnog procesa.
• ​Anti-bouncing krug: Djeluje kao sigurnosna redundancija dizajna kako bi spriječio ponavljajuće cikluse "aktivacija-deaktivacija" kontaktora u nepravilnim uvjetima.

​IV. Rezultati transformacije​
Ova tehnološka transformacija donijela je značajne ekonomske i operativne koristi:

1. ​Značajno smanjenje troškova: Dodavanje novog 12V modula napajanja (koji košta otprilike 100 HRK po komadu) zamijenilo je originalni modul širokog naponskog opsega (koji košta otprilike 5.000 HRK po komadu), drastično smanjujući troškove održavanja po uređaju i pružajući visok povrat na investiciju.
2. ​Optimizirano okruženje rada: Novi 12V modul je instaliran van ormarića, značajno poboljšavajući otpuštanje topline i omogućujući jednostavno praćenje statusa i održavanje online.
3. ​Produžen vijek trajanja opreme: Originalni modul radi samo kratko, značajno smanjujući nosnju. Novi modul radi u idealnom okruženju, osiguravajući dugotrajan rad. Ukupno rješenje značajno produžuje vijek trajanja sustava napajanja KC2.
4. ​Visoka fleksibilnost: Ovo rješenje može se implementirati kao mera popravka nakon propusta originalnog modula ili kao preventivna tehnološka nadogradnja prije propusta, pružajući fleksibilnost bez obzira na stanje originalnog modula.
5. ​Potvrđena operativna stabilnost: Praktični rad pokazao je pouzdanost i učinkovitost rješenja. Prvi serijal transformiranih uređaja radio je stabilno više od dvije godine bez propusta uzrokovanog sustavom napajanja KC2, potpuno potvrđujući superiornost rješenja.