Der Gleichrichter ist die Kernausrüstung der elektrolytischen Aluminiumanlage. Sobald es in Betrieb genommen ist, darf es nicht mehr heruntergefahren werden. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Anwendung schneller Sicherungen in Hochleistungsgleichrichtergeräten in der elektrolytischen Aluminiumindustrie.
1 Einleitung
Schnelle Sicherungen mit hohem Parameter werden hauptsächlich zum Schutz von Hochleistungs-Halbleitergeräten verwendet. Ein typisches Halbleiterbauelement dieser Art ist ein Hochleistungsgleichrichter, der mithilfe von Dioden oder Thyristoren Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Es gibt viele industrielle Anwendungen der Hochleistungsgleichrichtung, und dieser Artikel erwähnt nur einige davon.
2. Hochleistungsgleichrichteranwendungen
Aluminiumelektrolyse Metallisches Aluminium wird hauptsächlich durch Elektrolyse hergestellt. Viele Aluminiumfabriken auf der Welt erweitern ihren Produktionsumfang, um die Effizienz zu steigern und die Nachfrage des Marktes nach Aluminium zu decken. Der Prozess der Aluminiumelektrolyse besteht darin, dass Aluminiumoxid (Al2O3) in der Elektrolysezelle eine elektrolytische Reaktion durchläuft, um Aluminium und Sauerstoff zu erzeugen: 2 Al2O3+3C→4Al+3CO2
Die Elektrolysezelle ist ein großer und flacher Stahltank mit einer Kohlenstoffschicht auf der Innenseite. Verschiedene Elektrolysezellen sind elektrisch in Reihe geschaltet. In jeder Elektrolysezelle fließt der Gleichstrom durch die Graphitanode in den geschmolzenen Aluminiumoxidelektrolyten, fließt dann durch die Kohlenstoffkathode, die die Elektrolysezelle auskleidet, heraus und tritt in die Anode der nächsten Elektrolysezelle ein und so weiter. Unter der Einwirkung des elektrischen Stroms wird das Sauerstoffelement im Aluminiumoxid abgetrennt und im oberen Teil der Elektrolysezelle mit Kohlenstoff zu Kohlendioxid kombiniert, und am Boden der Elektrolysezelle scheidet sich flüssiges Aluminium ab.
Chlorelektrolyse In der Regel wird Chlor durch Elektrolyse von Sole gewonnen und gleichzeitig Wasserstoff und Natronlauge hergestellt. Für die Herstellung einer Tonne Chlor werden etwa 4000 Grad Strom benötigt. Der für den Chlorelektrolyseprozess erforderliche DC-Prozessstrom liegt zwischen 300-350kA und die erforderliche DC-Spannung kann bis zu 1000 Vdc betragen.
Gleichstrom-Lichtbogenofen Viele große moderne Stahlwerke nutzen Gleichstrom-Lichtbogenöfen, um recycelten Stahlschrott zu schmelzen. Die Vorteile der Verwendung eines Gleichstrom-Lichtbogenofens sind eine große Produktionskapazität, eine hohe Produktionseffizienz und ein geringer Geräuschpegel. Der Prozessstrom des Elektrolichtbogenofens zum Schmelzen von Eisen und Stahl beträgt etwa 100 kA und die Spannung liegt im Allgemeinen über 1000 VDC. Der Elektrolyseprozess ist im Allgemeinen sauber und der kontinuierliche Laststrom fließt stetig durch den Halbleiter und die Sicherung. Die Anwendung von Elektrolichtbogenöfen ist unterschiedlich. Aufgrund der Besonderheiten ihres Produktionsprozesses weist der Laststrom oft starke Impulskomponenten auf, sodass bei der Auswahl von Halbleitern und Sicherungen sehr sorgfältige Berechnungen und Überprüfungen erforderlich sind.
Graphitofen Auch bei der Herstellung vieler Graphitprodukte, beispielsweise Elektroden, kommt ein Gleichstromofen zum Einsatz. Typische Prozessparameter sind: Die Spannung beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 300 V und der Strom kann bis zu 160 kA betragen. Auch andere Metallschmelzprozessströme bei der Produktion von Metallen wie Kupfer, Zink, Blei, Nickel und Cadmium müssen durch einen Hochleistungsgleichrichtungsprozess erzeugt werden.