整流装置は電解アルミニウム工場の核となる設備です。一度稼働すると、シャットダウンは許可されなくなります。この記事では、電解アルミニウム産業における高出力整流装置における高速ヒューズの応用に焦点を当てます。
1 はじめに
ハイパラメータ高速ヒューズは、主に高出力半導体装置の保護に使用されます。このタイプの典型的な半導体デバイスは、ダイオードまたはサイリスタを使用して AC 電力を DC に変換する高電力整流器です。高電力整流の産業用途は数多くありますが、この記事ではそのうちの一部についてのみ説明します。
2. 高出力整流器アプリケーション
アルミニウム電解 金属アルミニウムは主に電気分解によって製造されます。世界中の多くのアルミニウム工場は、効率を向上させ、アルミニウムに対する市場の需要を満たすために、生産規模を拡大しています。アルミニウムの電解プロセスは、電解槽内で酸化アルミニウム (Al2O3) が電解反応してアルミニウムと酸素を生成します: 2 Al2O3+3C→4Al+3CO2
電解槽は、内側に炭素層を備えた大きくて浅い鋼製タンクです。異なる電解槽は電気的に直列に接続されています。各電解槽では、直流電流がグラファイト陽極を通って溶融アルミナ電解質に流れ込み、次に電解槽の内側にあるカーボン陰極を通って流出し、次の電解槽の陽極に流入する、というように続きます。電流の作用により、アルミナ中の酸素元素が分離され、電解槽上部で炭素と結合して二酸化炭素が形成され、電解槽の底部に液体アルミニウムが析出します。
塩素電気分解 通常、食塩水を電気分解すると塩素が得られ、同時に水素と苛性ソーダが得られます。 1トンの塩素を生成するには約4000度の電力が必要です。塩素電解プロセスに必要な DC プロセス電流は 300-350 kA の間で、必要な DC 電圧は 1000Vdc にも達することがあります。
DC 電気アーク炉 現代の大規模製鉄所の多くは、リサイクルされたスクラップ鋼を溶解するために DC 電気アーク炉を使用しています。直流電気炉を使用する利点は、生産能力が大きく、生産効率が高く、騒音が低いことです。鉄鋼製錬用の電気アーク炉のプロセス電流は約 100kA で、電圧は一般に 1000Vdc より高くなります。電気分解プロセスは一般にクリーンであり、連続負荷電流が半導体とヒューズを安定して流れます。電気炉の用途は異なります。製造プロセスの特性上、負荷電流に大きなパルス成分が含まれる場合が多いため、半導体やヒューズの選定には慎重な計算と検証が必要です。
黒鉛炉 電極などの多くの黒鉛製品の製造にも直流炉が使用されます。典型的なプロセスパラメータは次のとおりです。電圧は通常 300V 以下で、電流は 160kA に達する場合があります。他の金属の製錬 銅、亜鉛、鉛、ニッケル、カドミウムなどの金属の製造におけるプロセス電流も、高電力整流プロセスによって生成する必要があります。
