המיישר הוא ציוד הליבה של מפעל האלומיניום האלקטרוליטי. ברגע שהוא נכנס לפעולה, לא מותרת עוד כיבוי. מאמר זה מתמקד ביישום של נתיכים מהירים בציוד מיישר בעל הספק גבוה בתעשיית האלומיניום האלקטרוליטי.
1 הקדמה
נתיך מהיר בעל פרמטרים גבוהים משמש בעיקר להגנה על ציוד מוליכים למחצה בעל הספק גבוה. התקן מוליכים למחצה טיפוסי מסוג זה הוא מיישר בעל הספק גבוה המשתמש בדיודות או תיריסטורים כדי להמיר מתח AC ל-DC. ישנם יישומים תעשייתיים רבים של תיקון בהספק גבוה, ומאמר זה מזכיר רק חלק מהם.
2. יישומי מיישר בהספק גבוה
אלקטרוליזה מאלומיניום אלומיניום מתכת מיוצר בעיקר על ידי אלקטרוליזה. מפעלי אלומיניום רבים בעולם מרחיבים את היקף הייצור שלהם כדי לשפר את היעילות ולעמוד בדרישת השוק לאלומיניום. תהליך אלקטרוליזה של אלומיניום הוא שתחמוצת אלומיניום (Al2O3) עוברת תגובה אלקטרוליטית בתא האלקטרוליטי ליצירת אלומיניום וחמצן: 2 Al2O3+3C→4Al+3CO2
התא האלקטרוליטי הוא מיכל פלדה גדול ורדוד עם שכבת פחמן מבפנים. תאים אלקטרוליטים שונים מחוברים חשמלית בסדרה. בכל תא אלקטרוליטי, הזרם הישיר זורם לאלקטרוליט האלומינה המותך דרך אנודת הגרפיט, ולאחר מכן זורם החוצה דרך קתודית הפחמן המצפה את התא האלקטרוליטי, ונכנס לאנודה של התא האלקטרוליטי הבא, וכן הלאה. בפעולת הזרם החשמלי מופרד יסוד החמצן שבאלומינה ומשולב עם פחמן בחלקו העליון של התא האלקטרוליטי ליצירת פחמן דו חמצני, ואלומיניום נוזלי מופקד בתחתית התא האלקטרוליטי.
אלקטרוליזה של כלור בדרך כלל כלור מתקבל מאלקטרוליזה של מי מלח, ומימן וסודה קאוסטית מיוצרים בו זמנית. צריך בערך 4000 מעלות של חשמל כדי לייצר טון אחד של כלור. זרם תהליך ה-DC הנדרש לתהליך אלקטרוליזה של כלור הוא בין 300-350kA, ומתח ה-DC הנדרש יכול להגיע עד 1000Vdc.
תנור קשת חשמלי DC רבים מפעלי פלדה מודרניים גדולים משתמשים בתנורי קשת חשמליים DC כדי להמיס גרוטאות פלדה ממוחזרת. היתרונות של שימוש בתנור קשת חשמלי DC הם כושר ייצור גדול, יעילות ייצור גבוהה ורעש נמוך. זרם התהליך של תנור הקשת החשמלי להתכת ברזל ופלדה הוא כ-100kA, והמתח בדרך כלל גבוה מ-1000Vdc. תהליך האלקטרוליזה הוא בדרך כלל נקי, וזרם העומס הרציף זורם בהתמדה דרך המוליך למחצה והפתיל. היישום של תנורי קשת חשמליים שונה. המאפיינים של תהליך הייצור שלהם הופכים לזרם העומס לרוב רכיבי דופק רציניים, ולכן נדרשים חישוב ואימות זהירים מאוד בעת בחירת מוליכים למחצה ונתיכים.
תנור גרפיט בייצור מוצרי גרפיט רבים, כגון אלקטרודות, נעשה שימוש גם בכבשן זרם ישר. פרמטרי תהליך אופייניים הם: המתח בדרך כלל אינו גבוה מ-300V, והזרם עשוי להגיע עד 160kA. התכת מתכות אחרות זרמי תהליך בייצור מתכות כגון נחושת, אבץ, עופרת, ניקל וקדמיום צריכים להיווצר גם הם בתהליך תיקון בעל הספק גבוה.