اقدامات بهینهسازی برای کارایی سیستم مستطیلساز
سیستمهای مستطیلساز شامل تجهیزات متنوع و متعددی هستند، بنابراین عوامل زیادی بر کارایی آنها تأثیر میگذارند. بنابراین، رویکرد جامع در طراحی ضروری است.
افزایش ولتاژ انتقال برای بار مستطیلساز
نصب مستطیلسازها سیستمهای تبدیل AC/DC با قدرت بالا هستند که نیاز به انرژی زیادی دارند. افتهای انتقال مستقیماً بر کارایی مستطیلساز تأثیر میگذارد. افزایش مناسب ولتاژ انتقال خطوط افت را کاهش میدهد و کارایی مستطیلساز را بهبود میبخشد. به طور کلی، برای کارخانههایی که کمتر از ۶۰۰۰۰ تن سودا کشنده در سال تولید میکنند، انتقال ۱۰ kV توصیه میشود (با اجتناب از ۶ kV). برای کارخانههای بالای ۶۰۰۰۰ تن/سال، انتقال ۳۵ kV باید استفاده شود. برای کارخانههایی که بیش از ۱۲۰۰۰۰ تن/سال تولید میکنند، نیاز به انتقال ۱۱۰ kV یا ولتاژ بالاتر است.
استفاده از ترانسفورماتور مستطیلساز با پلهبرداری مستقیم
مانند اصول انتقال، ولتاژ اصلی (شبکه) ترانسفورماتور مستطیلساز باید با ولتاژ انتقال مطابقت داشته باشد. پلهبرداری مستقیم با ولتاژ بالاتر به معنای جریان کمتر در لپهای ولتاژ بالا است که منجر به کاهش اتلاف حرارتی و افزایش کارایی ترانسفورماتور میشود. در صورت امکان، از ولتاژهای انتقال بالاتر و ترانسفورماتورهای مستطیلساز با پلهبرداری مستقیم استفاده کنید.
کاهش محدوده تغییر پله ترانسفورماتور مستطیلساز
محدوده تغییر پله تأثیر قابل توجهی بر کارایی ترانسفورماتور دارد؛ محدوده کوچکتر کارایی بالاتری ایجاد میکند. افزایش ناآگاهانه محدوده (به عنوان مثال، به ۳۰٪-۱۰۵٪) برای تسهیل تکمیل فازی توصیه نمیشود. پس از رسیدن به ظرفیت تولید کامل، ترانسفورماتورها معمولاً در ۸۰٪-۱۰۰٪ عمل میکنند، که باقیمانده پلههای اضافی اتلاف دائمی ایجاد میکنند. محدوده ۷۰٪-۱۰۵٪ مناسب است. ترکیب تغییر ستاره-دلتا ولتاژ بالا و تنظیم ولتاژ تایریستور میتواند این محدوده را به ۸۰٪-۱۰۰٪ کاهش دهد و کارایی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
استفاده از ترانسفورماتورهای مستطیلساز خنککننده خودکار غوطهور در روغن
استفاده از ترانسفورماتورهای خنککننده خودکار غوطهور در روغن انرژی الکتریکی مصرفی توسط موتورهای پنکه را صرف میکند. اگرچه سازندگان معمولاً ترانسفورماتورهای با ظرفیت بزرگ را با خنکسازی اجباری روغن-هوا طراحی میکنند، میتوان رادیاتورهای خنککننده را سادهسازی کرد. با ترکیب نصب در فضای باز برای افزایش تشعشع گرما، عملکرد ترانسفورماتور بدون خنکسازی اجباری قابل اعتماد باقی میماند.
استفاده از نصب "یکپارچه صفحهای" برای تجهیزات مستطیلساز
نصب ترانسفورماتور مستطیلساز، کابین مستطیلساز و الکترولیزور به صورت "یکپارچه صفحهای" طول میلههای AC/DC را کاهش میدهد، اتلاف مقاومتی را کاهش میدهد و کارایی سیستم را بهبود میبخشد. به طور خاص، تمام سه واحد را در یک سطح و به نزدیکترین فاصله ممکن قرار دهید تا یک واحد فشرده تشکیل دهند. خروجی جانبی ترانسفورماتور را با میلههای کوتاهتر از ۱.۲ متر به کابین مستطیلساز متصل کنید و خروجی پایین کابین را مستقیماً از طریق میلههای زیرزمینی به الکترولیزور منتقل کنید.
اجتناب از اتصالات انعطافپذیر برای نصب میلهها
طرح "یکپارچه صفحهای" منجر به اتصالات میلهای کوتاه بین ترانسفورماتور و کابین و در میان کلیدهای DC میشود، که منجر به کاهش انبساط حرارتی میشود. اتصالات سخت کافی هستند، ایمنی را تضمین میکنند و اتلافهای مرتبط با اتصالات انعطافپذیر و مفاصل اضافی آنها را حذف میکنند، بنابراین کارایی را بهبود میبخشند.
استفاده از چگالی جریان میله کمتر
چگالی جریان اقتصادی برای میلههای AC/DC ۱.۲–۱.۵ A/mm² است. انتخاب چگالی کمتر (۱.۲ A/mm² یا حتی ۱.۰ A/mm²) به بهینهسازی صرفهجویی در انرژی کمک میکند.
استفاده از میلههایی با نسبت ارتفاع به عرض بیش از ۱۲
میلههایی با نسبت ارتفاع به عرض بیش از ۱۲ سطح بیشتری برای تشعشع گرما دارند، که منجر به دمای عملکرد کمتر، هدایت بهتر، اتلاف مقاومتی کمتر و کارایی واحد بالاتر میشود.
استفاده از واکسن برای اتصالات فشاری میلهها
اطمینان حاصل کنید که مساحت تماس در اتصالات میلهها (با نگه داشتن چگالی جریان زیر ۰.۱ A/mm²) کافی است و سطح صاف و هموار باشد. واکسن را برای جلوگیری از اکسیداسیون مس و تماس ضعیف که اتلاف انرژی را افزایش میدهد، استفاده کنید. از چربیهای هدایتکننده استفاده نکنید، زیرا پایه روغنی آنها در دماهای بالا تبخیر میکند و ماده نیمهفلزی سخت میشود و هدایتپذیری را از دست میدهد، که منجر به گرمایش اضافی میشود.
انتخاب صحیح کابینهای مستطیلساز سیلیکونی
کابینهای مستطیلساز سیلیکونی ۳–۴٪ کارآمدتر از کابینهای تایریستوری هستند. وقتی چندین کابین مستطیلساز به صورت موازی کار میکنند، اضافه کردن یک کابین سیلیکونی میتواند مصرف را کاهش دهد و کارایی را بهبود بخشد.
استفاده از کابینهای مستطیلساز با دستگاههای جریان بالا
استفاده از ۲-۳ دستگاه جریان بالا در هر بازوی پل منجر به بهبود تقسیم جریان، کاهش اتلاف توان دستگاهها و افزایش کارایی مستطیلسازی میشود.
استفاده از کابینهای کنترل مستطیلساز کنترل عددی (NC)
کنترل عددی امکان تحریک دقیقتر مستطیلساز، نوسان کمتر ولتاژ DC و پایداری بیشتر جریان DC را فراهم میکند. این مورد به عملکرد الکترولیزور و بهبود کارایی الکترولیز کمک میکند.
عملکرد تایریستورها در حالت هدایت کامل
در زمان عملکرد، زاویه تحریک تایریستور را زیر ۱۰° نگه دارید تا در حالت نزدیک به هدایت کامل باقی بماند. این کار اتلاف داخلی مستطیلساز تایریستور را کاهش میدهد و کارایی آن را به حداکثر میرساند.
کاهش زاویه حاشیه کابین مستطیلساز تایریستور
زاویه حاشیه (زاویه همپوشانی) به طور نزدیکی با عامل توان طبیعی سیستم مستطیلساز مرتبط است. زاویه حاشیه کوچکتر منجر به عامل توان بالاتر (به ویژه وقتی زاویه تحریک α کوچک است) میشود. در زمان تکمیل، زاویه حاشیه را به حداقل برسانید در حالی که عملکرد قابل اعتماد را تضمین کنید. α کوچک تایریستورها را در حالت نزدیک به هدایت کامل نگه میدارد.
استفاده از دو یا چند ترانسفورماتور مستطیلساز به صورت موازی
برای بارهای DC با قدرت بالا، از دو یا چند ترانسفورماتور مستطیلساز به صورت موازی استفاده کنید. این کار واکنش معادل را کاهش میدهد و جریان حلقهای در طی انتقال ترانسفورماتور را کاهش میدهد، که منجر به کاهش اتلاف کلی و بهبود کارایی میشود.
استفاده از کلیدهای DC با جریان اسمی بالاتر
کلیدهای DC تحت بار کامل گرما زیادی تولید میکنند. انتخاب یک کلید با جریان اسمی یک درجه بالاتر صرفهجویی در انرژی ایجاد میکند. به عنوان مثال، برای بار ۲۵۰۰۰ A از کلید ۳۱۵۰۰ A یا برای بار ۳۰۰۰۰ A از کلید ۴۰۰۰۰ A استفاده کنید.
استفاده از سنسورهای جریان DC با کارایی بالا
برخی از سنسورهای جریان DC بزرگ نیاز به تغذیه AC برای مقایسه صفر فلکس دارند که انرژی اضافی مصرف میکنند. سنسورهای اثر هال ترجیح داده میشوند؛ آنها مستقیماً سیگنال DC ۰-۱ V را به دستگاه نمایشی خروجی میدهند بدون مصرف انرژی اضافی.
طراحی برای مستطیلسازی چندفازی
در صورت امکان، از مستطیلسازی چندفازی استفاده کنید. برای ترانسفورماتورهای تکی، مستطیلسازی ۶ پالس (پل سهفازی یا دو ستاره معکوس با راکتور تعادل، هر دو در موازی معکوس همفاز) را استفاده کنید. برای دو یا چند ترانسفورماتور، از مستطیلسازی معادل ۱۲ پالس یا ۱۸ پالس استفاده کنید. این کار به طور موثر هارمونیکهای پایینمرتبه را کاهش میدهد و کارایی مستطیلساز را بهبود میبخشد.
