المقوم هو المعدات الأساسية لمصنع الألمنيوم الكهربائي. بمجرد تشغيله، لم يعد مسموحًا بإيقاف التشغيل. تركز هذه المقالة على تطبيق الصمامات السريعة في معدات المقوم عالية الطاقة في صناعة الألومنيوم كهربائيا.
1 مقدمة
يتم استخدام الصمامات السريعة ذات المعلمات العالية بشكل أساسي لحماية معدات أشباه الموصلات عالية الطاقة. جهاز أشباه الموصلات النموذجي من هذا النوع هو مقوم عالي الطاقة يستخدم الثنائيات أو الثايرستور لتحويل طاقة التيار المتردد إلى تيار مستمر. هناك العديد من التطبيقات الصناعية للتصحيح عالي الطاقة، وهذه المقالة تذكر بعضًا منها فقط.
2. تطبيقات المعدل عالية الطاقة
التحليل الكهربائي للألمنيوم يتم إنتاج معدن الألمنيوم بشكل رئيسي عن طريق التحليل الكهربائي. تعمل العديد من مصانع الألمنيوم في العالم على توسيع نطاق إنتاجها لتحسين الكفاءة وتلبية طلب السوق على الألمنيوم. عملية التحليل الكهربائي للألمنيوم هي أن أكسيد الألومنيوم (Al2O3) يخضع لتفاعل تحليل كهربائي في الخلية التحليلية لتوليد الألومنيوم والأكسجين: 2 Al2O3+3C→4Al+3CO2
الخلية الإلكتروليتية عبارة عن خزان فولاذي كبير وضحل به طبقة كربون من الداخل. ترتبط الخلايا الإلكتروليتية المختلفة كهربائيًا على التوالي. في كل خلية إلكتروليتية، يتدفق التيار المباشر إلى إلكتروليت الألومينا المنصهر من خلال أنود الجرافيت، ثم يتدفق عبر كاثود الكربون المبطن للخلية الإلكتروليتية، ويدخل أنود الخلية الإلكتروليتية التالية، وهكذا. تحت تأثير التيار الكهربائي، يتم فصل عنصر الأكسجين الموجود في الألومينا ودمجه مع الكربون في الجزء العلوي من الخلية الإلكتروليتية لتكوين ثاني أكسيد الكربون، ويتم ترسيب الألومنيوم السائل في الجزء السفلي من الخلية الإلكتروليتية.
التحليل الكهربائي للكلور عادة يتم الحصول على الكلور من التحليل الكهربائي للمحلول الملحي، ويتم إنتاج الهيدروجين والصودا الكاوية في وقت واحد. يستغرق حوالي 4000 درجة من الكهرباء لإنتاج طن واحد من الكلور. يتراوح تيار عملية التيار المستمر المطلوب لعملية التحليل الكهربائي للكلور بين 300-350 كيلو أمبير، ويمكن أن يصل جهد التيار المستمر المطلوب إلى 1000 فولت تيار مستمر.
فرن القوس الكهربائي DC تستخدم العديد من مصانع الصلب الحديثة الكبيرة أفران القوس الكهربائي DC لصهر خردة الفولاذ المعاد تدويرها. تتمثل مزايا استخدام فرن القوس الكهربائي DC في القدرة الإنتاجية الكبيرة وكفاءة الإنتاج العالية والضوضاء المنخفضة. تيار العملية لفرن القوس الكهربائي لصهر الحديد والصلب يبلغ حوالي 100kA، والجهد أعلى بشكل عام من 1000Vdc. تكون عملية التحليل الكهربائي نظيفة بشكل عام، ويتدفق تيار الحمل المستمر بشكل مطرد عبر أشباه الموصلات والصمامات. يختلف تطبيق أفران القوس الكهربائي. إن خصائص عملية الإنتاج الخاصة بها تجعل تيار الحمل غالبًا ما يحتوي على مكونات نبضية خطيرة، لذلك يلزم إجراء حسابات دقيقة للغاية والتحقق عند اختيار أشباه الموصلات والصمامات.
فرن الجرافيت يستخدم إنتاج العديد من منتجات الجرافيت، مثل الأقطاب الكهربائية، فرن التيار المباشر أيضًا. معلمات العملية النموذجية هي: الجهد لا يزيد بشكل عام عن 300 فولت، وقد يصل التيار إلى 160 كيلو أمبير. صهر المعادن الأخرى تيارات عملية إنتاج المعادن مثل النحاس والزنك والرصاص والنيكل والكادميوم تحتاج أيضًا إلى توليدها من خلال عملية تصحيح عالية الطاقة.
