Solusi Transformasi Teknis untuk Kegagalan Modul Daya Kontak Vakum KC2

1. Latar Belakang Proyek dan Ringkasan Masalah​
   Kompresor udara daya tinggi didorong oleh motor tegangan menengah 10kV, dan kabinet penggeraknya awalnya dirancang dengan metode penggerakan autotransformer step-down. Proses penggerakan terdiri dari dua tahap:

1. ​Tahap Penggerakan: Kontak vakum KC1 pertama kali terhubung untuk menghubungkan titik bintang autotransformer, memungkinkan motor untuk dimulai pada 7kV.
2. ​Tahap Operasi: Setelah proses penggerakan selesai, KC1 terputus, dan kontak vakum KC2 terhubung untuk menghubungkan autotransformer dan sirkuit utama 10kV, memungkinkan motor beroperasi pada tegangan penuh.

​Masalah Inti: Selama operasi aktual, modul pasokan daya lebar tegangan yang bertanggung jawab untuk menyuplai daya ke koil kontak KC2 sering mengalami kerusakan. Kerusakan modul ini menyebabkan koil kontak kehilangan daya, mengakibatkan pemutusan abnormal KC2 dan downtime peralatan produksi yang tidak terencana, sangat mempengaruhi stabilitas dan efisiensi produksi.

Modul pasokan daya lebar tegangan asli adalah perangkat penyearahan yang ditingkatkan dengan fitur dan persyaratan inti berikut:

• ​Pengalihan Tegangan Keluaran Dinamis: Harus mengeluarkan tegangan DC tinggi 300V secara instan saat input AC untuk mendorong penggerakan kontak. Setelah penggerakan, harus beralih dengan akurat ke tegangan DC rendah 12V dalam sekitar 15ms untuk mempertahankan keadaan terhubung. Jika waktu pengalihan terlalu singkat, kontak tidak dapat terhubung dengan andal; jika terlalu lama, dapat membakar fusible.
• ​Mekanisme Pemicu Pengalihan: Pemicuan berdasarkan deteksi arus keluaran. Ketika arus tinggi (menunjukkan penggerakan kontak) terdeteksi, akan beralih ke 12V setelah 15ms; jika tidak ada arus yang terdeteksi, akan terus mengeluarkan 300V.

​II. Analisis Penyebab Akar Kegagalan​
​Penyebab Langsung: Inspeksi lapangan mengungkapkan pembakaran fusible berulang pada modul. Titik kegagalan inti adalah penuaan sirkuit internal, yang mencegah pengalihan tepat waktu dari tegangan keluaran 300V ke 12V setelah penggerakan kontak. Ini menghasilkan output tegangan tinggi 300V yang berkelanjutan, menghasilkan arus berlebih yang akhirnya membakar fusible dan membuat modul tidak berfungsi.

​Penyebab Akar:

1. ​Lingkungan Pembuangan Panas Buruk: Kontak KC2 dan modul pasokan daya dipasang di dalam kabinet penggerak, yang tertutup dengan ventilasi dan pembuangan panas yang terbatas.
2. ​Kesalahan Desain Perawatan: Untuk perlindungan teknis, produsen peralatan mengemas seluruh modul, lebih jauh menghambat pembuangan panas. Modul harus tetap diberi daya selama operasi, dan dalam lingkungan suhu tinggi, komponen elektronik cepat menua, mengakibatkan degradasi kinerja dan hilangnya fungsi pengalihan normal.

​III. Solusi dan Implementasi​
​1. Pendekatan Transformasi Inti​
Tinggalkan desain "dual-fungsi" modul asli (menangani penggerakan tegangan tinggi dan pemeliharaan tegangan rendah), yang mahal dan rentan gagal. Adopsi solusi pemisahan fungsi:

• ​Gunakan Ulang Komponen Eksisting: Manfaatkan kemampuan modul pasokan daya lebar tegangan asli untuk mengeluarkan tegangan DC tinggi 300V sesaat, khusus untuk mendorong penggerakan kontak.
• ​Tambahkan Komponen Baru: Kenalkan modul pasokan daya DC 12V teratur yang independen dan murah, khusus untuk mempertahankan penggerakan kontak setelah aktivasi.
• ​Kontrol Kritis: Saat kontak terhubung dengan andal, sirkuit kontrol secara otomatis memutus daya ke modul asli, memastikan operasinya hanya sesaat. Ini mencegah pembakaran yang disebabkan oleh operasi berkepanjangan dalam mode tegangan tinggi.

​2. Komponen dan Fungsi Kunci Sistem yang Ditransformasi​

• ​Modul Pasokan Daya Lebar Tegangan Asli: Diubah fungsinya hanya untuk memberikan tegangan penggerakan 300V sesaat.
• ​Modul Pasokan Daya DC 12V Baru: Bertanggung jawab untuk menyediakan tegangan pemeliharaan 12V berkelanjutan, dipasang di luar kabinet penggerak di area yang baik ventilasinya.
• ​Dioda Isolasi (2 unit)​: Mengisolasi sumber daya 300V dan 12V untuk mencegah gangguan saling dan aliran balik.
• ​Relay Kontrol (KA1)​: Memberikan sinyal kontrol logis untuk memastikan eksekusi berurutan dari proses operasi.
• ​Sirkuit Anti-Bouncing: Berfungsi sebagai desain redundansi keselamatan untuk mencegah siklus "penggerakan-pemutusan" berulang kontak dalam kondisi abnormal.

​IV. Hasil Transformasi​
Transformasi teknis ini telah menghasilkan manfaat ekonomi dan operasional yang signifikan:

1. ​Pengurangan Biaya Signifikan: Penambahan modul pasokan daya 12V baru (berharga sekitar RMB 100 per unit) menggantikan modul lebar tegangan asli (berharga sekitar RMB 5.000 per unit), secara drastis mengurangi biaya perawatan per perangkat dan memberikan return on investment yang tinggi.
2. ​Lingkungan Operasi yang Dioptimalkan: Modul 12V baru dipasang di luar kabinet, sangat meningkatkan pembuangan panas dan memungkinkan pemantauan status online dan perawatan yang mudah.
3. ​Perpanjangan Umur Peralatan: Modul asli beroperasi hanya sesaat, sangat mengurangi keausan. Modul baru beroperasi dalam lingkungan ideal, memastikan umur panjang. Solusi keseluruhan secara signifikan memperpanjang masa layanan sistem pasokan daya KC2.
4. ​Fleksibilitas Tinggi: Solusi ini dapat diimplementasikan baik sebagai tindakan perbaikan setelah modul asli gagal maupun sebagai upgrade teknis preventif sebelum kegagalan, menawarkan fleksibilitas terlepas dari kondisi modul asli.
5. ​Stabilitas Operasional yang Terbukti: Operasi praktis telah menunjukkan keandalan dan efektivitas solusi. Batch pertama perangkat yang ditransformasi telah beroperasi stabil selama lebih dari dua tahun tanpa downtime yang disebabkan oleh masalah pasokan daya KC2, sepenuhnya memvalidasi superioritas solusi.