Penyelesaian Transformasi Teknikal untuk Kegagalan Modul Kuasa Kontaktor Vakum KC2

1. Latar Belakang Projek dan Gambaran Masalah​
   Kompressor udara berkuasa tinggi dikuasakan oleh motor voltan sederhana 10kV, dan kabinet permulaannya pada asalnya direka dengan kaedah permulaan penurunan voltan autotransformer. Proses permulaan terdiri daripada dua peringkat:

1. ​Peringkat Permulaan: Kontak vakum KC1 pertama kali mengaktifkan untuk memendekkan titik bintang autotransformer, membolehkan motor mula beroperasi pada 7kV.
2. ​Peringkat Operasi: Selepas proses permulaan selesai, KC1 menonaktifkan, dan kontak vakum KC2 mengaktifkan untuk memendekkan autotransformer dan menyambung litar utama 10kV, membolehkan motor beroperasi pada voltan penuh.

​Masalah Utama: Semasa operasi sebenar, modul bekalan kuasa lebar voltan yang bertanggungjawab untuk bekalan kuasa kepada gegelung kontak KC2 sering rosak. Kegagalan modul ini menyebabkan gegelung kontak kehilangan kuasa, mengakibatkan pemutusan tidak dijangka KC2 dan gangguan tidak terancang pada peralatan pengeluaran, sangat memberi kesan kepada kestabilan dan kecekapan pengeluaran.

Modul bekalan kuasa lebar voltan asal adalah peranti penguat arus dengan ciri-ciri dan keperluan utama berikut:

• ​Penukaran Voltan Keluaran Dinamik: Ia mesti mengeluarkan voltan DC tinggi 300V secara segera apabila input AC untuk menggerakkan pengaktifan kontak. Selepas pengaktifan, ia mesti tepat menukar kepada voltan DC rendah 12V dalam masa kira-kira 15ms untuk mengekalkan keadaan aktif. Jika masa penukaran terlalu singkat, kontak tidak dapat mengaktifkan dengan berkesan; jika terlalu lama, ia mungkin membakar pengamod.
• ​Mekanisme Pemacu Penukaran: Pemacu berdasarkan pengesanan arus keluaran. Apabila arus tinggi (menunjukkan pengaktifan kontak) dikesan, ia menukar kepada 12V selepas 15ms; jika tiada arus dikesan, ia terus mengeluarkan 300V.

​II. Analisis Punca Kegagalan​
​Punca Langsung: Pemeriksaan di tapak menunjukkan pembakaran berulang kali pengamod dalam modul. Titik kegagalan utama adalah penuaan litar dalaman, yang menghalang penukaran voltan keluaran dari 300V ke 12V setelah pengaktifan kontak. Ini mengakibatkan keluaran voltan tinggi 300V berterusan, menghasilkan arus berlebihan yang akhirnya membakar pengamod dan membuat modul tidak berfungsi.

​Punca-Punca Asas:

1. ​Alam Sekitar Penyejukan Lemah: Kontak KC2 dan modul bekalan kuasa dipasang di dalam kabinet permulaan, yang tertutup dengan ventilasi dan penyejukan yang terhad.
2. ​Kesilapan Reka Bentuk Penyelenggaraan: Untuk perlindungan teknikal, pembuat peralatan melapisi seluruh modul, lebih menghalang penyejukan. Modul mesti tetap berkuasa semasa operasi, dan dalam alam sekitar suhu tinggi, komponen elektronik cepat menua, menyebabkan penurunan prestasi dan akhirnya kehilangan fungsi penukaran normal.

​III. Penyelesaian dan Pelaksanaan​
​1. Pendekatan Transformasi Utama​
Tinggalkan reka bentuk "dua fungsi" modul asal (mengendalikan permulaan voltan tinggi dan pemegangan voltan rendah), yang mahal dan mudah gagal. Gunakan penyelesaian pemisahan fungsi:

• ​Gunakan Semula Komponen Sedia Ada: Manfaatkan kemampuan modul bekalan kuasa lebar voltan asal untuk mengeluarkan voltan DC tinggi 300V secara segera, khusus untuk menggerakkan pengaktifan kontak.
• ​Tambah Komponen Baru: Kenalkan modul bekalan kuasa DC 12V yang berasingan dan murah untuk mengekalkan pengaktifan kontak selepas aktivasi.
• ​Kawalan Kritikal: Saat kontak dengan berkesan mengaktifkan, litar kawalan secara automatik memotong bekalan kuasa kepada modul asal, memastikan ia beroperasi hanya sebentar. Ini mencegah pembakaran disebabkan operasi berterusan dalam mod voltan tinggi.

​2. Komponen Utama dan Fungsi Sistem yang Ditransformasi​

• ​Modul Bekalan Kuasa Lebar Voltan Asal: Digunakan semula untuk menyediakan voltan permulaan 300V sebentar.
• ​Modul Bekalan Kuasa DC 12V Baru: Bertanggungjawab untuk menyediakan voltan pemegangan 12V berterusan, dipasang di luar kabinet permulaan di kawasan yang baik ventilasinya.
• ​Diod Isolasi (2 unit)​: Memisahkan sumber kuasa 300V dan 12V untuk mencegah gangguan saling dan aliran balik.
• ​Relay Kawalan (KA1)​: Memberikan isyarat kawalan logik untuk memastikan pelaksanaan berperingkat proses operasi.
• ​Litar Anti-Bouncing: Berfungsi sebagai reka bentuk redundansi keselamatan untuk mencegah siklus "pengaktifan-pemutusan" berulang-ulang kontak di bawah keadaan abnormal.

​IV. Hasil Transformasi​
Transformasi teknikal ini telah memberikan manfaat ekonomi dan operasional yang signifikan:

1. ​Pengurangan Kos yang Signifikan: Penambahan modul bekalan kuasa 12V baru (berharga kira-kira RMB 100 setiap unit) menggantikan modul lebar voltan asal (berharga kira-kira RMB 5,000 setiap unit), mengurangkan kos penyelenggaraan per peranti secara drastik dan memberikan pulangan pelaburan yang tinggi.
2. ​Alam Sekitar Operasi yang Dioptimumkan: Modul 12V baru dipasang di luar kabinet, meningkatkan penyejukan secara besar-besaran dan memudahkan pemantauan status dan penyelenggaraan dalam talian.
3. ​Penjelasan Umur Peralatan: Modul asal beroperasi hanya sebentar, mengurangkan keausan secara signifikan. Modul baru beroperasi dalam alam sekitar yang ideal, memastikan umur panjang. Penyelesaian keseluruhan secara jelas memanjangkan usia perkhidmatan sistem bekalan kuasa KC2.
4. ​Kekelakan Tinggi: Penyelesaian ini boleh dilaksanakan sama ada sebagai langkah baiki selepas modul asal gagal atau sebagai peningkatan teknikal pencegahan sebelum kegagalan, memberikan kekelakan tanpa mengira keadaan modul asal.
5. ​Kestabilan Operasi yang Terbukti: Operasi praktikal telah menunjukkan kebolehpercayaan dan keberkesanan penyelesaian. Peranti pertama yang ditransformasi telah beroperasi stabil selama lebih dari dua tahun tanpa gangguan disebabkan masalah bekalan kuasa KC2, sepenuhnya mengesahkan keunggulan penyelesaian.