Технічний рішення для виправлення несправності електроприладу вакуумного контактора KC2

1. Огляд проекту та загальний опис проблеми​
   Високопотужний повітряний компресор приводиться в дію за допомогою середньовольтного двигуна на 10 кВ, а його пусковий шафа була спроектована з використанням методу запуску з автотрансформаторним зниженням напруги. Пусковий процес складається з двох етапів:

1. ​Етап запуску: Спочатку увімкнення вакуумного контактора KC1 для короткозамикання зіркової точки автотрансформатора, що дозволяє двигуну запуститися при напрузі 7 кВ.
2. ​Етап роботи: Після завершення процесу запуску KC1 вимикається, а вакуумний контактор KC2 увімкнеться, щоб короткозамкнути автотрансформатор і підключити головну цепь 10 кВ, дозволяючи двигуну працювати на повну напругу.

​Основна проблема: В процесі реального використання модуль широкого діапазону напруг, який забезпечує живлення катушки контактора KC2, часто виходить з ладу. Заводження модуля призводить до втрати живлення катушкою контактора, що в свою чергу призводить до неправильного відключення KC2 і неконтрольованого простою обладнання, що суттєво впливає на стабільність та ефективність виробництва.

Початковий модуль широкого діапазону напруг є підсилювачем прямого струму з наступними основними характеристиками та вимогами:

• ​Динамічне переключення вихідної напруги: Він мусить миттєво видавати високу пряму напругу 300 В при постачанні струму змінного струму, щоб активувати контактор. Після активування він повинен точно переключитися на низьку пряму напругу 12 В за близько 15 мс, щоб підтримувати стан активування. Якщо час переключення занадто короткий, контактор не може надійно активуватися; якщо занадто довгий, може спалитися предохранитель.
• ​Механізм тригерування переключення: Тригерування відбувається на основі виявлення вихідного струму. Коли виявлений великий струм (що свідчить про активування контактора), він переключається на 12 В через 15 мс; якщо струм не виявлений, він продовжує видавати 300 В.

​II. Аналіз причин відмови​
​Пряма причина: На місцевих перевірках виявилося, що модуль часто спалахував. Основною точкою відмови було старіння внутрішніх цепей, що не дозволяло своєчасно переключити вихідну напругу з 300 В на 12 В після активування контактора. Це призводило до тривалого високого напруги 300 В, що генерувало надмірний струм, що в кінцевому підсумку спалахував предохранитель і робив модуль неефективним.

​Основні причини:

1. ​Слабка теплообмінна середовище: Контактор KC2 та модуль живлення встановлені всередині пускової шафи, яка є закритою з обмеженою вентиляцією та теплообміном.
2. ​Недолік конструкції обслуговування: Для технічної захисти виробник обладнання запечатав весь модуль, що ще більше заважало теплообміну. Модуль має бути під напругою під час роботи, і в умовах високої температури електронні компоненти швидко старіють, що призводить до виробничої деградації та втрачення нормальної функціональності переключення.

​III. Рішення та реалізація​
​1. Основний підхід до перетворення​
Залишити оригінальний модуль "двійного призначення" (обробка як високої напруги, так і низької напруги), який є дорогим та підвердженим відмовам. Прийняти рішення про розділення функцій:

• ​Використання існуючих компонентів: Використати здатність оригінального модуля широкого діапазону напруг видавати миттєву високу напругу 300 В DC, спеціально для активування контактора.
• ​Додавання нових компонентів: Ввести незалежний, дешевий модуль регульованого живлення 12 В DC, який буде спеціально призначений для підтримки активування контактора після його активації.
• ​Критичний контроль: У момент, коли контактор надійно активується, керуюча цепь автоматично відключає живлення оригінального модуля, забезпечуючи його роботу лише на короткий час. Це запобігає спалахуванню, яке виникає через тривалу роботу в режимі високої напруги.

​2. Основні компоненти та функції перетвореного системи​

• ​Оригінальний модуль широкого діапазону напруг: Передбачений для надання лише миттєвої напруги 300 В для активування.
• ​Новий модуль живлення 12 В DC: Відповідає за надання тривалої напруги 12 В для утримання, встановлений поза пусковою шафою в добре провітрюваній зоні.
• ​Ізоляційні діоди (2 од.)​: Ізольюють джерела живлення 300 В та 12 В, щоб запобігти взаємному впливу та протіканню.
• ​Керуючий реле (KA1)​: Надає логічні сигнали контролю, щоб забезпечити послідовне виконання операційного процесу.
• ​Антидребезгова цепь: Слугує як додаткова система безпеки, щоб запобігти повторному циклу "активування-відключення" контактора в ненормальних умовах.

​IV. Результати перетворення​
Це технічне перетворення принесло значні економічні та операційні переваги:

1. ​Значне зниження витрат: Додавання нового модуля живлення 12 В (коштує приблизно 100 юанів за одиницю) замінило оригінальний модуль широкого діапазону напруг (коштує приблизно 5 000 юанів за одиницю), радикально знизивши витрати на обслуговування кожного пристрою та забезпечивши високу рентабельність інвестицій.
2. ​Оптимізація робочого середовища: Новий модуль 12 В встановлено поза шафою, що значно покращує теплообмін та дозволяє зручний онлайн-моніторинг та обслуговування.
3. ​Повна тривалість служби обладнання: Оригінальний модуль працює лише на короткий час, значно зменшуючи витривалість. Новий модуль працює в ідеальному середовищі, забезпечуючи довговічність. Загальне рішення значно продовжує строк служби системи живлення KC2.
4. ​Висока гнучкість: Це рішення можна реалізувати як ремонтні заходи після відмови оригінального модуля, так і передбіжчі технічні оновлення до відмови, що забезпечує гнучкість незалежно від стану оригінального модуля.
5. ​Підтверджена стабільність роботи: Практична експлуатація показала надійність та ефективність рішення. Перша партія перетворених пристроїв працює стабільно понад два роки без будь-яких простоїв, спричинених проблемами живлення KC2, повністю підтверджуючи переваги рішення.