Prostownik jest podstawowym wyposażeniem fabryki aluminium elektrolitycznego. Po uruchomieniu nie można go już wyłączać. W artykule skupiono się na zastosowaniu szybkich bezpieczników w urządzeniach prostowniczych dużej mocy w przemyśle aluminium elektrolitycznego.
1 Wprowadzenie
Wysokoparametrowy szybki bezpiecznik stosowany jest głównie do ochrony sprzętu półprzewodnikowego dużej mocy. Typowym urządzeniem półprzewodnikowym tego typu jest prostownik dużej mocy, który wykorzystuje diody lub tyrystory do konwersji prądu przemiennego na prąd stały. Istnieje wiele przemysłowych zastosowań prostownika dużej mocy, a w tym artykule wymieniono tylko niektóre z nich.
2. Zastosowania prostowników dużej mocy
Elektroliza aluminium Metalowe aluminium produkowane jest głównie w procesie elektrolizy. Wiele fabryk aluminium na świecie rozszerza skalę produkcji, aby poprawić wydajność i zaspokoić zapotrzebowanie rynku na aluminium. Proces elektrolizy aluminium polega na tym, że tlenek glinu (Al2O3) ulega reakcji elektrolitycznej w ogniwie elektrolitycznym, w wyniku której powstaje aluminium i tlen: 2 Al2O3+3C → 4Al+3CO2
Ogniwo elektrolityczne to duży i płytki stalowy zbiornik z warstwą węgla wewnątrz. Różne ogniwa elektrolityczne są połączone elektrycznie szeregowo. W każdym ogniwie elektrolitycznym prąd stały wpływa do stopionego elektrolitu tlenku glinu przez anodę grafitową, a następnie wypływa przez katodę węglową wyściełającą ogniwo elektrolityczne i wchodzi do anody następnego ogniwa elektrolitycznego i tak dalej. Pod wpływem prądu elektrycznego pierwiastek tlenowy w tlenku glinu oddziela się i łączy z węglem w górnej części ogniwa elektrolitycznego, tworząc dwutlenek węgla, a ciekłe aluminium osadza się na dnie ogniwa elektrolitycznego.
Elektroliza chloru Zwykle chlor otrzymuje się w wyniku elektrolizy solanki, przy jednoczesnej produkcji wodoru i sody kaustycznej. Do wytworzenia tony chloru potrzeba około 4000 stopni energii elektrycznej. Prąd procesowy prądu stałego wymagany w procesie elektrolizy chloru mieści się w zakresie od 300-350kA, a wymagane napięcie prądu stałego może sięgać nawet 1000 V prądu stałego.
Elektryczny piec łukowy prądu stałego Wiele dużych nowoczesnych hut stali wykorzystuje elektryczne piece łukowe prądu stałego do topienia złomu stalowego pochodzącego z recyklingu. Zaletami stosowania elektrycznego pieca łukowego prądu stałego są duża zdolność produkcyjna, wysoka wydajność produkcji i niski poziom hałasu. Prąd procesowy elektrycznego pieca łukowego do wytopu żelaza i stali wynosi około 100 kA, a napięcie jest na ogół wyższe niż 1000 V prądu stałego. Proces elektrolizy jest na ogół czysty, a ciągły prąd obciążenia przepływa równomiernie przez półprzewodnik i bezpiecznik. Zastosowanie elektrycznych pieców łukowych jest inne. Charakterystyka procesu ich produkcji sprawia, że prąd obciążenia często zawiera poważne składowe impulsowe, dlatego przy doborze półprzewodników i bezpieczników wymagane są bardzo dokładne obliczenia i weryfikacja.
Piec grafitowy Do produkcji wielu wyrobów grafitowych, np. elektrod, wykorzystuje się również piec prądu stałego. Typowe parametry procesu to: napięcie na ogół nie jest wyższe niż 300 V, a prąd może sięgać nawet 160 kA. Wytapianie innych metali Prądy procesowe podczas produkcji metali, takich jak miedź, cynk, ołów, nikiel i kadm, również muszą być generowane w procesie rektyfikacji o dużej mocy.
