توانایی اتوماسیون صنعتی: پرش کارایی انرژی در کنتاکتورهای AC

1. تجزیه و تحلیل مسئله اصلی

در سیستم‌های کنترل خودکار صنعتی، تماس‌گیرهای جریان متناوب به عنوان مولفه‌های اصلی برای شروع-توقف و کنترل موتورها عمل می‌کنند که مستقیماً بر عملکرد پایدار و کارایی انرژی تجهیزات تولیدی تأثیر می‌گذارند. برای مدت طولانی، تماس‌گیرهای جریان متناوب سنتی با دو گلوگاه فنی کلیدی مواجه بوده‌اند:

• سیستم الکترومغناطیس ناکارآمد: مواد هسته‌ای سنتی دارای ضرر ریمانی بالا هستند که منجر به گرم شدن شدید پیچ و مصرف انرژی زیاد می‌شود. علاوه بر این، پاسخ کند درگیر شدن و آزاد شدن دقت سیستم کنترل و سرعت پاسخ پویا را زیر سؤال می‌برد.
• قابلیت اطمینان ناکافی سیستم تماس: در شرایط کاری سخت مانند عملیات شروع-توقف مکرر و قطع جریان بالا، تماس‌ها مشکلاتی مانند جوش کاری، فرسودگی قوس الکتریکی و افزایش مقاومت تماس را تجربه می‌کنند. این مشکلات منجر به توقف غیرمنتظره تجهیزات، هزینه‌های نگهداری بالا و حتی حوادث ایمنی می‌شوند.

1. راه‌حل‌های یکپارچه و اجرای فناوری‌های نوآورانه

۲.۱ طراحی سیستم الکترومغناطیس بهینه: دنبال کارایی بالا و پاسخ سریع

برای بهبود اساسی کارایی الکترومغناطیسی و سرعت پاسخ، سه نوآوری فناوری اصلی اجرا شده است:

• به‌روزرسانی مواد هسته‌ای: برگه‌های فولاد سیلیسی با نفوذپذیری بالا جایگزین مواد هسته‌ای سنتی می‌شوند. از طریق بهینه‌سازی طراحی مدار مغناطیسی، ضرر گردابه و ریمانی به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. ضرر ریمانی اندازه‌گیری شده حدود ۱۵٪ تا ۲۰٪ کاهش یافته و کارایی تبدیل الکترومغناطیسی و کارایی انرژی کلی به طور قابل توجهی بهبود یافته است.
• بهینه‌سازی دقیق پارامترهای پیچ: فناوری تجزیه و تحلیل المان محدود (FEA) برای شبیه‌سازی دقیق میدان الکترومغناطیسی استفاده شده و تنظیم علمی دوره‌های آمپر پیچ انجام می‌شود. به عنوان مثال، تعداد دورهای پیچ از ۱۲۰۰ به ۱۰۵۰ بهینه شده و قطر سیم از ۰.۸ میلی‌متر به ۱.۰ میلی‌متر افزایش یافته است. این تنظیمات مقاومت پیچ و جریان کاری را کاهش می‌دهد در حالی که نیروی جذبی یکسان باقی می‌ماند و بدین ترتیب ضرر گرمایی کاهش می‌یابد.
• تنظیم دقیق ویژگی‌های پویا: طراحی سفتی گرادیانی به طور نوآورانه در فنر واکنش یکپارچه شده تا تطبیق بهینه بین نیروی فنر و نیروی الکترومغناطیسی تضمین شود. این طراحی شتاب یکنواخت در فرآیند درگیر شدن تماس‌گیر را تضمین می‌کند، ارتعاش را به طور مؤثر کاهش می‌دهد و زمان عملیات درگیر شدن را در ۵۰ میلی‌ثانیه ثابت می‌کند و بدین ترتیب سرعت پاسخ به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد.

۲.۲ افزایش قابلیت اطمینان سیستم تماس: تضمین ایمنی و عمر طولانی

برای حل مشکلات تماس‌ها، بهبودهای جامع از دیدگاه‌های ماده، ساختار و مکانیزم انجام شده است:

• نوآوری ماده: تماس‌های اصلی از آلیاژ اکسید کادمیم سیلور (AgCdO) به جای نقره خالص استفاده می‌کنند. این ماده دارای مقاومت بسیار خوب در برابر فرسودگی قوس الکتریکی و هدایت الکتریکی است که عملکرد ضدجوش کاری را سه برابر می‌کند و عمر الکتریکی را به بیش از ۵۰۰۰۰۰ عملیات تحت شرایط بار استاندارد می‌رساند.
• بهینه‌سازی ساختار: ساختار تماس دوباره‌ای با پل برگزیده شده و با طراحی کámara اطفای قوس U شکل ترکیب شده است. این ساختار قوس الکتریکی را به سرعت طولانی و سرد می‌کند و اطفای قوس را به طور کارآمد انجام می‌دهد. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که برای یک تماس‌گیر با جریان اسمی ۱۰۰ آمپر، ولتاژ قوس در حین قطع به طور مؤثر زیر ۲۸ ولت کاهش می‌یابد و فرسودگی قوس الکتریکی روی تماس‌ها به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.
• مکانیزم جبران فشار: یک صفحه فشار غیرخطی به طور منحصر به فرد در فنر تماس یکپارچه شده و یک مکانیزم جبران فشار هوشمند را تشکیل می‌دهد. وقتی پس از استفاده طولانی تماس‌ها ۰.۵ میلی‌متر فرسوده شده باشند، این مکانیزم به طور خودکار جبران کاهش فشار را انجام می‌دهد و فشار تماس پایدار را در طول عمر کامل تضمین می‌کند و افزایش مقاومت تماس و گرم شدن ناشی از کاهش فشار را به طور مؤثر جلوگیری می‌کند.

1. نتایج کلی اجرایی

این راه‌حل یکپارچه در چندین سناریو صنعتی موفقیت‌آمیز تأیید شده است و نتایج قابل توجهی به دست آمده است:

• کاربرد در کابین کنترل رولینگ میل کارخانه فولاد: پس از اصلاح، زمان عملیات تماس‌گیر ۴۰٪ کاهش یافته و دقت سیستم کنترل بهبود یافته است؛ مصرف انرژی ۱۲٪ کاهش یافته و صرفه‌جویی سالانه قابل توجهی در مصرف برق به دست آمده است؛ و به دلیل کاهش قابل توجه نرخ خرابی، هزینه‌های نگهداری سالانه حدود ۸۰۰۰۰ یوان کاهش یافته است.
• کاربرد در موتور پمپ آب کارخانه شیمیایی: در شرایط شروع-توقف مکرر و رطوبت بالا، نرخ خرابی تماس ۷۵٪ کاهش یافته و میزان موفقیت شروع موتور به ۹۹.۸٪ رسیده که پیوستگی و پایداری فرآیند تولید را تضمین می‌کند.

1. خلاصه مزایای فنی

• کارایی بالا: بهینه‌سازی کلی سیستم الکترومغناطیس مصرف انرژی کلی را ۱۲٪ کاهش می‌دهد و سرعت پاسخ را ۴۰٪ بهبود می‌بخشد.
• قابلیت اطمینان استثنایی: تدابیر حفاظتی متعدد در سیستم تماس نرخ خرابی را ۷۵٪ کاهش می‌دهد و عمر مکانیکی و الکتریکی را به ۵۰۰۰۰۰ عملیات می‌رساند.
• مزایای اقتصادی قابل توجه: هزینه‌های نگهداری سالانه به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد، زمان توقف تجهیزات کاهش می‌یابد و کلیت ارزش‌آوری بسیار بالا است.
• قابلیت کاربرد گسترده: راه‌حل شامل سطوح مختلف توان و برای سناریوهای کنترل موتور در محیط‌های صنعتی متنوع مانند متالورژی، شیمی، معادن و ساخت هوشمند مناسب است.