Teknisk omvandlingslösning för strömmodulens fel av vakuumkontaktor KC2

1. Projektbakgrund och problemöversikt​
   Den högpresterande luftkompressorn drivs av en 10kV mellanspänningsmotor, och dess startskåp var ursprungligen utformat med en autotransformatorbaserad stegvis uppstartsmetod. Startprocessen består av två etapper:

1. ​Startetapp: Vakuumskontaktor KC1 aktiveras först för att kringleda autotransformatorns stjärnpunkt, vilket tillåter motorn att starta vid 7kV.
2. ​Drivningsetapp: Efter slutförandet av startprocessen avaktiveras KC1, och vakuumskontaktor KC2 aktiveras för att kringleda autotransformatorn och ansluta 10kV huvudkretsen, vilket möjliggör drift vid full spänning.

​Kärnproblem: Under faktisk drift fungerar den bredspänningsmodul som ansvarar för strömförsörjning till kontaktorkoil KC2 ofta felaktigt. Detta modulfel gör att kontaktorkoil förlorar ström, vilket leder till oplanerat avkoppling av KC2 och nedstängning av produktionsutrustningen, vilket allvarligt påverkar produktionens stabilitet och effektivitet.

Den ursprungliga bredspänningsmodulen är en förstärkt rektifieringsenhet med följande kärnegenskaper och krav:

• ​Dynamisk växling av utmatningsström: Den måste omedelbart utmata 300V DC-högspänning vid AC-ingång för att driva kontaktors koppling. Efter kopplingen måste den exakt växla till 12V DC-lågspänning inom cirka 15ms för att upprätthålla kopplingsstatus. Om växlingstiden är för kort kan kontaktorn inte kopplas på ett tillförlitligt sätt; om den är för lång kan säkring brinna ut.
• ​Växlingsutlösarmekanism: Utlösningen baseras på detektering av utmatningsström. När en hög ström (som indikerar kontaktors koppling) upptäcks växlar den till 12V efter 15ms; om ingen ström upptäcks fortsätter den att utmata 300V.

​II. Rotorsaksanalys av felet​
​Omedelbar orsak: Platssyn har visat upprepade bränder av säkring i modulen. Kärnfelplatsen var åldrande av intern krets, vilket hindrade tidig växling av utmatningsström från 300V till 12V efter kontaktors koppling. Detta resulterade i en fortgående 300V-högspänning, vilket genererade för mycket ström och slutligen brände ut säkringen och gjorde modulen ineffektiv.

​Rotorsaker:

1. ​Dålig avluftningsmiljö: Kontaktor KC2 och strömförsörjningsmodulen är installerade inuti startskåpet, vilket är inneslutet med begränsad ventilation och avluftning.
2. ​Underhållsdesignfel: För tekniskt skydd encapsulerade utrustningsleverantören hela modulen, vilket ytterligare hinderade avluftning. Modulen måste vara strömförsedd under drift, och i högtemperaturmiljö åldras elektroniska komponenter snabbt, vilket leder till prestandaförsämring och slutligen förlust av normal växlingsfunktion.

​III. Lösning och genomförande​
​1. Kärnomvandlingsmetod​
Avstå från den ursprungliga modulens "dubbelanvändnings" design (hantering av både högspänning koppling och lågspänning hållande), vilket är kostsamt och lätt felaktigt. Anta en funktionsskiljande lösning:

• ​Återanvänd befintliga komponenter: Använd den ursprungliga bredspänningsmodulens förmåga att utmata 300V DC-högspänning momentant, specifikt för att driva kontaktors koppling.
• ​Lägg till nya komponenter: Introducera en oberoende, billigt 12V DC-reglerad strömförsörjningsmodul dedikerad till att upprätthålla kontaktors koppling efter aktivering.
• ​Kritisk kontroll: I samma ögonblick som kontaktorn pålitligt kopplas avbryts strömförsörjningen till den ursprungliga modulen, vilket garanterar att den bara fungerar kortvarigt. Detta förhindrar bränning orsakad av långvarig drift i högspänningsläge.

​2. Nyckelkomponenter och funktioner i det omvandlade systemet​

• ​Den ursprungliga bredspänningsmodulen: Omdesignad för att endast tillhandahålla momentan 300V-kopplingsström.
• ​Ny 12V DC-strömförsörjningsmodul: Ansvarar för att tillhandahålla beständig 12V-hållande ström, installerad utanför startskåpet i ett välventilerat område.
• ​Isolerande dioder (2 enheter)​: Isolerar 300V- och 12V-strömkällor för att förhindra ömsesidig interferens och backflöde.
• ​Kontrolleringsrelä (KA1)​: Ger logiska kontrollsignal för att säkerställa sekventiell utförande av driftprocessen.
• ​Antibouncingkrets: Tjänar som en säkerhetsredundansdesign för att förhindra upprepade "koppling-avkoppling"-cykler av kontaktorn under ovanliga förhållanden.

​IV. Resultat av omvandlingen​
Denna tekniska omvandling har lett till betydande ekonomiska och driftmässiga fördelar:

1. ​Betydande kostnadsminskning: Tillägget av en ny 12V-strömförsörjningsmodul (som kostar cirka 100 RMB per enhet) ersatte den ursprungliga bredspänningsmodulen (som kostar cirka 5 000 RMB per enhet), vilket drastiskt minskade underhållskostnaden per enhet och gav en hög avkastning på investeringen.
2. ​Optimerad driftmiljö: Den nya 12V-modulen är installerad utanför skåpet, vilket stort förbättrar avluftningen och möjliggör bekvämt online-statusövervakning och underhåll.
3. ​Förlängd utrustningslivslängd: Den ursprungliga modulen fungerar endast kortvarigt, vilket signifikant minskar nötning. Den nya modulen fungerar i en ideal miljö, vilket säkerställer lång livslängd. Den totala lösningen utmärker sig genom att markant förlänga tjänstelivet för KC2-strömförsörjningssystemet.
4. ​Hög flexibilitet: Denna lösning kan implementeras antingen som en reparation efter att den ursprungliga modulen misslyckats eller som en preventiv teknisk uppgradering innan misslyckandet, vilket ger flexibilitet oavsett den ursprungliga modulens tillstånd.
5. ​Bevisad driftstabilitet: Praktisk drift har visat lösningens tillförlitlighet och effektivitet. Den första partin av omvandlade enheter har opererat stabil under mer än två år utan några driftstopp orsakade av KC2-strömförsörjningsproblem, vilket fullständigt validerar lösningens överlägsenhet.