تدابیر بهینهسازی برای کارایی سیستم مستقیمکننده
سیستمهای مستقیمکننده شامل تجهیزات متعدد و متنوعی است، بنابراین عوامل زیادی بر کارایی آنها تأثیر میگذارد. بنابراین، رویکرد جامع در طراحی ضروری است.
افزایش ولتاژ انتقال برای بار مستقیمکننده
نصب مستقیمکنندهها سیستمهای تبدیل AC/DC با قدرت بالا هستند که نیاز به انرژی زیادی دارند. از دست دادن انتقال مستقیماً بر کارایی مستقیمکننده تأثیر میگذارد. افزایش مناسب ولتاژ انتقال خطوط کاهش میدهد و کارایی مستقیمکننده را بهبود میبخشد. معمولاً برای کارخانجاتی که کمتر از ۶۰,۰۰۰ تن سدایم سالانه تولید میکنند، انتقال ۱۰ kV توصیه میشود (به جای ۶ kV). برای کارخانجات بیش از ۶۰,۰۰۰ تن/سال، انتقال ۳۵ kV باید استفاده شود. برای کارخانجاتی که بیش از ۱۲۰,۰۰۰ تن/سال تولید میکنند، نیاز به انتقال ۱۱۰ kV یا ولتاژ بالاتر است.
استفاده از ترانسفورماتور مستقیمکننده مستقیمپایینبر
مانند اصول انتقال، ولتاژ اصلی (شبکه) ترانسفورماتور مستقیمکننده باید با ولتاژ انتقال همخوانی داشته باشد. ولتاژ مستقیمپایینبر بالاتر به معنای جریان کمتر در سیمپیچ ولتاژ بالا است که منجر به کاهش از دست دادن حرارتی و کارایی بالاتر ترانسفورماتور میشود. در صورت امکان، از ولتاژهای انتقال بالاتر و ترانسفورماتور مستقیمکننده مستقیمپایینبر استفاده کنید.
کمینه کردن محدوده تغییر تاپ ترانسفورماتور مستقیمکننده
محدوده تغییر تاپ تأثیر قابل توجهی بر کارایی ترانسفورماتور دارد؛ محدوده کوچکتر کارایی بالاتری را به همراه دارد. افزایش ناآگاهانه محدوده (مثلاً به ۳۰٪-۱۰۵٪) برای تسهیل فازی کارآمدسازی توصیه نمیشود. پس از رسیدن به ظرفیت کامل، ترانسفورماتورها معمولاً در ۸۰٪-۱۰۰٪ عمل میکنند، که باقی مانده تاپهای اضافی بازدهی دائمی را 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 طرز قابل توجهی بهبود بخشد.
استفاده از ترانسفورماتور مستقیمکننده خودسردکننده غوطهور در روغن
استفاده از ترانسفورماتورهای خودسردکننده غوطهور در روغن انرژی الکتریکی مصرفی توسط موتورهای هوایی را صرفهجویی میکند. اگرچه سازندگان اغلب ترانسفورماتورهای ظرفیت بالا را با سردسازی اجباری روغن-هوای طراحی میکنند، میتوان رادیاتورهای سردسازی را سادهسازی کرد. ترکیب با نصب در فضای باز برای افزایش تخلیه حرارتی، عملکرد ترانسفورماتور بدون سردسازی اجباری قابل اعتماد باقی میماند.
پذیرش نصب "یکپارچه صفحهای" برای تجهیزات مستقیمکننده
نصب ترانسفورماتور مستقیمکننده، کابین مستقیمکننده و الکترولیزور به صورت "یکپارچه صفحهای" طول سیمهای اصلی AC/DC را کاهش میدهد، از دست دادن مقاومتی را کاهش میدهد و کارایی سیستم را بهبود میبخشد. به طور خاص، هر سه واحد را در یک سطح و به نزدیکترین حد ممکن قرار دهید تا یک واحد فشرده تشکیل دهند. خروجی جانبی ترانسفورماتور را با سیمهای اصلی کمتر از ۱.۲ متر به کابین مستقیمکننده وصل کنید و خروجی پایین کابین را مستقیماً با سیمهای اصلی زیرزمینی به الکترولیزور منتقل کنید.
اجتناب از اتصالهای انعطافپذیر برای نصب سیمهای اصلی
طرح "یکپارچه صفحهای" منجر به اتصالات کوتاه سیمهای اصلی بین ترانسفورماتور و کابین و در طول کلیدهای DC میشود که منبسط شدن حرارتی را کاهش میدهد. اتصالات سخت کافی هستند، ایمنی را تضمین میکنند و از از دست دادن اتصالات انعطافپذیر و مفاصل اضافی آنها جلوگیری میکنند، بنابراین کارایی را بهبود میبخشند.
استفاده از چگالی جریان کمتر برای سیمهای اصلی
چگالی جریان اقتصادی برای سیمهای اصلی AC/DC ۱.۲–۱.۵ A/mm² است. انتخاب چگالی کمتر (۱.۲ A/mm² یا حتی ۱.۰ A/mm²) صرفهجویی در انرژی را بهینه میکند.
استفاده از سیمهای اصلی با نسبت بلندی به عرض بیش از ۱۲
سیمهای اصلی با نسبت بلندی به عرض بیش از ۱۲ سطح بزرگتری برای تخلیه حرارتی دارند، که منجر به دمای عملکرد کمتر، هدایت بهتر، کاهش از دست دادن مقاومتی و کارایی واحد بالاتر میشود.
استفاده از واسلن در اتصالات فشاری سیمهای اصلی
اطمینان حاصل کنید که سطح تماس در اتصالات سیمهای اصلی (با نگه داشتن چگالی جریان زیر ۰.۱ A/mm²) کافی است و سطح صاف و هموار باشد. واسلن را برای جلوگیری از اکسیداسیون مس و تماس ضعیف استفاده کنید که منجر به از دست دادن انرژی میشود. از چربی هدایتکننده استفاده نکنید، زیرا پایه روغنی آن در دماهای بالا تبخیر میکند و ماده نیمهفلزی سخت میشود و هدایتپذیری را از دست میدهد، که منجر به گرم شدن اضافی میشود.
انتخاب مناسب کابینهای مستقیمکننده سیلیکون
کابینهای مستقیمکننده دیود سیلیکون ۳-۴٪ کارایی بیشتری نسبت به کابینهای تایریستوری دارند. وقتی چند کابین مستقیمکننده به صورت موازی عمل میکنند، افزودن یک کابین سیلیکون میتواند مصرف را کاهش دهد و کارایی را بهبود بخشد.
استفاده از کابینهای مستقیمکننده با دستگاههای جریان بالا
استفاده از ۲-۳ دستگاه جریان بالا در هر بازوی پل جریان را بهتر تقسیم میکند، از دست دادن دستگاه را کاهش میدهد و کارایی مستقیمکننده را افزایش میدهد.
پذیرش کابینهای کنترل مستقیمکننده کنترل عددی (NC)
کنترل NC اجازه میدهد تا مستقیمکننده با دقت بیشتری تحریک شود، نوسان ولتاژ DC کوچکتر شود و پایداری جریان DC بالاتر باشد. این به عملکرد الکترولیزور کمک میکند و کارایی الکترولیز را بهبود میبخشد.
عملکرد تایریستورها در حالت هدایت کامل
در حین عملکرد، زاویه تحریک تایریستور را زیر ۱۰° نگه دارید تا نزدیک به هدایت کامل باقی بماند. این کار از دست دادن داخلی مستقیمکننده تایریستور را کاهش میدهد و کارایی آن را به حداکثر میرساند.
کاهش زاویه حاشیه کابین مستقیمکننده تایریستور
زاویه حاشیه (زاویه همپوشانی) به طور نزدیکی با عامل طبیعی قدرت سیستم مستقیمکننده مرتبط است. زاویه حاشیه کوچکتر به معنای عامل قدرت بالاتر (به خصوص وقتی زاویه تحریک α کوچک است) است. در طول کارآمدسازی، زاویه حاشیه را به حداقل رسانید در حالی که عملکرد قابل اعتماد را تضمین کنید. یک α کوچک تایریستورها را نزدیک به هدایت کامل نگه میدارد.
استفاده از دو یا چند ترانسفورماتور مستقیمکننده به صورت موازی
برای بارهای DC با قدرت بالا، از دو یا چند ترانسفورماتور مستقیمکننده به صورت موازی استفاده کنید. این کار واکنش معادل را کاهش میدهد و جریان دورانی را در طول انتقال ترانسفورماتور کاهش میدهد، کل از دست دادن را کاهش میدهد و کارایی را بهبود میبخشد.
استفاده از کلیدهای DC با جریان اسمی بالاتر
کلیدهای DC تحت بار کامل گرما قابل توجهی تولید میکنند. انتخاب یک کلید با جریان اسمی یک درجه بالاتر صرفهجویی در انرژی ایجاد میکند. به عنوان مثال، برای بار ۲۵,۰۰۰ A از کلید ۳۱,۵۰۰ A استفاده کنید یا برای بار ۳۰,۰۰۰ A از کلید ۴۰,۰۰۰ A استفاده کنید.
استفاده از سنسورهای جریان DC کارآمد انرژی
برخی از سنسورهای جریان DC بزرگ نیاز به تغذیه AC برای مقایسه بدون فلکس دارند که انرژی اضافی مصرف میکند. سنسورهای اثر هال ترجیح داده میشوند؛ آنها به طور مستقیم سیگنال DC ۰-۱ V را به دستگاه نمایشی ارائه میدهند بدون مصرف انرژی اضافی.
طراحی برای مستقیمسازی چند فاز
در صورت امکان، از مستقیمسازی چند فاز استفاده کنید. ۶-پالس مستقیمسازی (پل سهفاز یا دو ستاره معکوس با راکتور تعادل، هر دو در موازی معکوس همفاز) را روی ترانسفورماتورهای تک استفاده کنید. برای دو یا چند ترانسفورماتور، از مستقیمسازی معادل ۱۲-پالس یا ۱۸-پالس استفاده کنید. این کار به طور موثری هارمونیکهای مرتبه پایین را کاهش میدهد و کارایی مستقیمکننده را بهبود میبخشد.
