Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизатор тока для электролизера

Стабилизатор тока для электролизера

Материал, представленный здесь — в информационных целях только. Экспериментирование с водородом и/или смесью водорода и кислорода очень опасно, и Вы делаете так полностью при вашем собственном риске. Ни Дейв Лотон, ни любой другой человек соединённый с подготовкой, или показом этого материала рекомендуют, чтобы вы делали также, и отказываетесь от любой ответственности, должны Вы решать сделать так против их совета.

Видео репликации Дейва Ловтона демонстрационного электролизера (не его выпуска) вызвало у нескольких человек просьбу поделится дополнительными деталями. Электролизер показанный на видео был запитан генератором показанным ниже:

Полевая катушка генератора включается и выключается через FET транзистор который пульсирует через цепь 555 таймера. Это производит сложную форму волны которая создаёт впечатляющий электролиз простой или дождевой воды без всяких дополнительных добавок: Трубки в репликации сделаны с нержавейки «316 L » марки, пять дюймов длинной (12.7 см) Трубки Стена были в три раз а дольше. Внешняя трубка 1 дюйм (25мм) в диаметре а внутренняя ¾ дюйма (19 мм) в диаметре. Толщина стенок трубок 1/16 дюйма (1.5 мм), промежуток между трубками 1-2 мм. Внутренние трубки держатся на месте через резиновый стержень с каждой стороны длиной 1/4 дюйма (6.3 мм).

Контейнер сделан с двух стандартных 4-х дюймовых (10.16см) пластиковых сливных труб соединенных между собой при помощи куска акриловой трубы и ПВХ (Поли Винил Хлоридного) цемента. Акриловая труба была поставлена уже обрезанной фирмой « Wake Plastics , 59 Twickenham Road , Isleworth , Middlesex TW 7 6 AR Telephone 0208-560-0928»

Необязательно использовать генератор – Дейв использовал его поскольку он копировал то, что делал Стен Майер. Таже схема без генератора производила приблизительно газ с такой же скоростью и очевидно потребляла меньше тока поскольку работала без двигателя который приводил генератор в действие.

В Электролизер была вставлена секция акриловой трубы (как показано ниже) для возможности наблюдения за электролизом:

Электролиз проходил между внутренней и внешней трубкой. На рисунке высшее показано как пузыри начали покидать трубки после включения питания. На рисунке ниже показана ситуация несколько секунд спустя когда вся зона над трубками настолько наполнена пузырями что становится полностью непрозрачной.

Монтирующее кольцо для трубок такое:

И трубки с нержавейки «316 L » марки:

Здесь наведена сборка готовая для установки внутренних трубок (зафиксированных маленькими кусочками резины)

Электрические соединения трубок сделаны через нержавеющий провод пробегающий через нержавеющие болты вкручены в трубки также болты создают базу устройства

Болты вкрученные в внутренние трубки должны находится внизу в внутренней части трубки как показано на рисунке. Рисунок показывает как нужно провести внутренние соединения наружу, только для ясности. Болты проходят через основу установки и должны быть хорошо вкручены а также герметизированы при помощи « Sikaflex » герметика или аналогичного водонепроницаемого материала.

Электрическая схема Электролизера может работать через генератор или через электрическую схему. Подходящая схема для генератора:

Это довольно необычная схема, роторная обмотка генератора пульсирует через переменную цепь которая имеет изменяемую частоту и изменяемую скважность (соотношение импульс/пауза в одном периоде) и которая может создавать пакеты импульсов как показано на рисунке под генератором. Это частотная форма рекомендованная Стенном Майером. Переменная цепь развязана через 100 Омный резистор питающий 100 Микрофарадный конденсатор. Это для уменьшения пульсации вольтажа идущие вместе с +12 вольтами вызванные текущими импульсами в роторной обмотке

Наведённое расположение трубчатых электродов электролизера скопированы прямо с диаграммы Стена Майера. Интересно что позитивные импульсы с каждой обмотки статора (показаны красным на рисунке) подключаются только к двум внешним трубкам, а негативные импульсы (показаны голубым на схеме) подключаются к всем шести внутренним трубкам, Непонятно зачем Стен нарисовал именно так, но как можно ожидать все шесть внешних трубок должны соединятся параллельно как и внутренние трубки.

Если генератор не имеет обмоток выведенных наружу корпуса, тогда необходимо вскрыть генератор, вытянуть внутренний регулятор и диоды также вытянуть три провода с концов обмотки статора. Если у вас генератор который имеет обмотку легкодоступную извне, тогда соединения статорной обмотки должны быть как указано здесь:

Такая же производительность может быть достигнута самой схемой показанной здесь:

Схема высшее была оценена работающей на 300% Фарадейевской максимальной дефективности, дальнейшие эксперименты показали что индуктивности использованные Стенном Майером играют очень сильную роль в поднятии дефективности еще выше. Дейв современен представил две индуктивности, каждая с 100 витков 22- SWG (21 AWG ) эмалированного медного провода на 9мм (3/8 дюйма) диаметра ферритовом стержне длиной 25 мм (1 дюйм). Усовершенствованная схема сейчас:

Каждая NE 555 микросхема таймер вставлена в переменную цепь которая имеет обе изменяемы е скорости импульсов („частота”) и изменяемую скважность которая не влияет на частоту. Эти переменные цепи также имеют три частотных диапазона которые можно выбрать поворотным переключателем. Переменные резисторы имеет 100 Ом резистор включенный последовательно для того чтоб суммарное сопротивление не опустилось ниже 100 Ом. Каждая переменная цепь имеет развязку через 100 микрофарад конденсатор и 100 ом резистор. Э то обеспечивает уменьшение любых пульсаций принесённых с питанием от батарея созданных соседним контуром.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для заслонки рециркуляции

Первая NE 555 цепь имеет достаточно большие конденсаторы которые дают ей в сравнении медленные импульсы, как указано форму на схеме высшее. Выход с первой цепи на контакте 3 может быть включен для посылки сигнала на контакт 4 второй NE 555 цепи таймера. Это обеспечивает вставку пауз в более высокие частоты второй цепи методом посылки сигнала включить/выключить генерацию импульсов более высокой частоты для создания сигнала показанного на схеме под электродами. Переключатель на контакте 3 первой цепи NE 555 позволяет выключить вставку пауз, что приведёт к постоянной генерации прямоугольных сигналов с регулируемой частотой и скважностью.

Выходной вольтаж с контакта 3 второй NE 555 цепи уменьшен через делитель 220 Ом / 820 Ом. Транзистор работает как усилитель, способный пропустить несколько ампер на электроды. Вставка Диода 1N4007 для защиты моста транзистора может быть решена поздней при введении обмотки (« Дроселя ») или трансформатора на выходе MOSFET , поскольку внезапное выключение тока через эти элементы может «уплыть» намного ниже 0 вольтовой линии и повредить MOSFET Ю но диод 1N4007 включается и предотвращает такое происшествие останавливая напряжение на уровне -0.7 вольт если «уплывание» идёт к негативному вольтажу.

BUZ 350 MOSFET может пропускать 22 ампера — он будет спокойно работать в этой задаче. Однако стоит прикрутить его на алюминиевую пластину которая будет работать как радиатор для охлаждения. Ток себя ведёт очень интересно . Только с одной ячейкой в работе ток потребления около 1- го ампера . При добавлении второй ячейки ток увеличивается меньше чем на 0.5 ампера. Когда добавляем третью ячейку общий ток составляет 2 ампера. При четвёртой и пятой ячейке ток возрастает всего на 100 миллиампер на каждую при шестой ячейке ампераж практически не увеличивается. Предположение что эффективность может быть поднята ещо высшее при добавлении большого числа трубок а также поскольку гас производится между в середине трубок и внешние ячейки соединены электрически, скорей всего их можно сложить вместе.

Поскольку ампераж не очень высок, не помешало бы установить предохранитель между питанием и цепью для защиты от случайного короткого замыкания. Если устройство как это будет установлено в автотранспорт, тогда необходимо питание организовать таким образом чтоб устройство выключалось при выключении двигателя. Пропускание питания через ключ зажигания – хорошее решение. Также НЕОБХОДИМО установить хотя б один «бульбулятор» между Электролизером и двигателем, для защиты если газ будет зажжен в случае сбоя двигателя. Также хорошая идея в «бульбуляторе» сделать легко срываемую крышку что б в случае взрыва у «бульбулятора» просто сорвало крышку для ограничения зоны взрыва.

Возможное размещение компонентов показано здесь:

Стабилизаторы тока

Стабилизаторы тока, в отличие от стабилизаторов напряжения, стабилизируют ток. При этом напряжение на нагрузке будет зависеть от ее сопротивления. Стабилизаторы тока требуются для питания электронных приборов, таких как светодиоды или газоразрядные лампы, они могут применяться в паяльных станциях или термостабилизаторах для задания рабочей температуры. Кроме того, стабилизаторы тока требуются для заряда аккумуляторов различного типа. Стабилизаторы тока широко применяются в составе интегральных микросхем для задания тока усилительных и преобразовательных каскадов. Там они обычно называются генераторами тока.

Особенностью стабилизаторов тока является их большое выходное сопротивление. Это позволяет исключить влияние входного напряжения и сопротивления нагрузки на величину выходного тока. Конечно в простейшем случае в качестве генератора тока может служить источник напряжения и резистор. Такая схема часто применяется для питания индикаторного светодиода. Подобная схема приведена на рисунке 1.


Рисунок 1. Схема стабилизатора тока на резисторе

В качестве недостатка данной схемы можно назвать необходимость применения высокого напряжения источника питания. Только в этом случае удается применить достаточно высокоомный резистор и добиться приемлемой стабильности тока. При этом на резисторе выделяется мощность , что при больших токах может оказаться неприемлемым.

Намного лучше зарекомендовали себя стабилизаторы тока на транзисторах. Здесь мы пользуемся тем, что выходное сопротивление транзистора очень велико. Это прекрасно видно по выходным характеристикам транзистора. Для иллюстрации на рисунке 2 показано как определить выходное сопротивление транзистора по его выходным характеристикам.


Рисунок 2. Определение выходного сопротивления транзистора по его выходным характеристикам

При этом падение напряжения можно задать небольшим, что позволяет получить небольшие потери при высокой стабильности выходного тока. Это позволяет использовать данную схему для питания светодиодов подсветки или для заряда маломощных аккумуляторов. Схема стабилизатора тока на биполярном транзисторе приведена на рисунке 3.


Рисунок 3. Схема стабилизатора тока на транзисторе

В этой схеме напряжение на базе транзистора задается стабилитроном VD1, резистор R2 служит датчиком тока. Именно его сопротивление определяет выходной ток стабилизатора. При возрастании тока падение напряжения на нем возрастает. Оно прикладывается к эмиттеру транзистора. В результате напряжение база-эмиттер, определяемое как разность постоянного напряжения на базе и напряжения на эмиттере уменьшается и ток возвращается к заданному значению.

Читайте так же:
Как стабилизатор тока повышает напряжение

Подобным образом работают генераторы тока, наиболее известным из которых является схема «токового зеркала». В ней вместо стабилитрона используется эмиттерный переход биполярного транзистора, а в качестве резистора R2 используется внутреннее сопротивление эмиттера транзистора. Схема токового зеркала приведена на рисунке 4.


Рисунок 4. Схема «токового зеркала»

Стабилизаторы тока, работающие по принципу работы схемы, показанной на рисунке 3, собранные на полевых транзисторах еще проще. В них вместо стабилизатора напряжения можно использовать потенциал земли. Схема стабилизатора тока, выполненная на полевом транзисторе приведена на рисунке 5.


Рисунок 5. Схема стабилизатора тока на полевом транзисторе

Все рассмотренные схемы совмещают элемент регулирования и схему сравнения. Подобная ситуация наблюдалась при разработке компенсационных стабилизаторов напряжения. Стабилизаторы тока отличаются от стабилизаторов напряжения тем, что сигнал в цепь обратной связи поступает от датчика тока, включенного в цепь тока нагрузки. Поэтому для реализации стабилизаторов тока применяют такие распространенные микросхемы как 142ЕН5 (LM7805) или LM317. На рисунке 6 приведена схема стабилизатора тока на микросхеме LM317.


Рисунок 6. Схема стабилизатора тока на микросхеме LM317

Датчиком тока является резистор R1 и на нём стабилизатор поддерживает неизменным напряжение а, следовательно, ток в нагрузке. Сопротивление датчика тока много меньше сопротивления нагрузки. Падение напряжения на датчике соответствует выходному напряжению компенсационного стабилизатора. Схема, приведенная на рисунке 6 прекрасно подходит как для питания осветительных светодиодов, так и для зарядных устройств аккумуляторов.

В качестве стабилизаторов тока отлично подойдут и импульсные стабилизаторы. Они обеспечивают больший к.п.д. по сравнению с компенсационными стабилизаторами. Именно эти схемы обычно применяются в качестве драйверов внутри светодиодных ламп.

Дата последнего обновления файла 07.10.2017

Понравился материал? Поделись с друзьями!

  1. Сажнёв А.М., Рогулина Л.Г., Абрамов С.С. “Электропитание устройств и систем связи”: Учебное пособие/ ГОУ ВПО СибГУТИ. Новосибирск, 2008г. – 112 с.
  2. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – 4-е изд. испр. – М.: ИП Радио Софт, 2006. – 384с.
  3. Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчёт. Учебное пособие. – М., 2008. – 448 с.
  4. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов / В.М.Бушуев, В.А. Деминский, Л.Ф. Захаров и др. – М.,2009. – 384 с.
  5. СТАБИЛИЗАТОР ТОКА ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ, СХЕМЫ – URL: led-obzor.ru
  6. Стабилизаторы тока – URL: https://pro-diod.ru

Вместе со статьей «Стабилизаторы тока» читают:

PicHobby.lg.ua

Полезные изобретения на микроконтроллерах

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

  • Автор: Ерёмин Антон
  • Добавить комментарий

В статье расскажу, как сделать простой стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе.

Описание задумки.

Задолго до разработки фонарика на ATtiny13 мне уже доводилось работать со сверх-яркими светодиодами. И что могу сказать. Редкий радиолюбитель жаждет чтобы светодиоды перегорали, как можно чаще! :). Особенно мощные и дорогие. Вот и мне этого не хотелось и решил взяться за разработку стабилизатора тока.

Немного теории.

Мне часто задают один и тот же вопрос, мол почему именно стабилизатор тока лучше для светодиодов, а не стабилизатор напряжения. Ответ простой, но он многим не нравиться. Постараюсь пояснить на вольт-амперной характеристики(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528, рисунок 1.

Рисунок 1 – Вольт-амперная характеристика(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528 при 25⁰С.

Ось У – ток через светодиод.

Ось Х – падение напряжения на светодиоде.

Теперь внимание! Заявленный производителем ток для данного светодиода равен 20мА. Смотрим на рисунок и видим, что ток 20 мА приблизительно соответствует напряжению на светодиоде 3,4В. Если поднять напряжение на светодиоде до 3,5В, а это всего лишь на 0,1В больше чем его типовое напряжение, то ток увеличиться до 50мА, а это в 2,5 раза больше чем его заявленный ток. Если всё перевести в процентное соотношение, то получиться что ток возрастает в 2,5 раза, при увеличении напряжения всего лишь на 3%(округлил). Вот почему стабилизатор напряжения должен быть практически идеальным!

Теперь рассмотрим стабилизатор тока. Если стабилизировать ток 20мА, то увеличение тока на 3% даст результат – 20,6мА. Согласитесь, что это совсем другой результат и он куда лучше предыдущего!

Иногда мне пытаются доказать, что последовательное соединение светодиодов + стабилизатор напряжения лучше, чем параллельное + стабилизатор тока. Это, конечно, тема для отдельной статьи, но хочу тут немного пояснить, что параллельное соединение однозначно выигрывает.

Для примера возьмём пять светодиодов 20мА, 3,4В и соединим их последовательно и параллельно. При последовательном соединении если один светодиод перегорает и остаётся замкнутым, а такое бывает и часто, напряжение 17В(3,4В*5шт) делится между оставшимися четырьмя светодиодами в равных пропорциях (предположим что так). Получается, что падение напряжение на каждом светодиоде будет — 4,25В (17В/4шт). Ток при этом возрастает до неимоверных значений, а это приводит к последовательному перегоранию оставшихся светодиодов или части из них.

Читайте так же:
Схемы стабилизаторов напряжения с ограничением тока

При параллельном соединении и стабилизации тока в 100мА(20мА*5шт) перегорание светодиода приведёт к увеличению тока на оставшихся всего на 5мА(20мА/4шт). Или по-другому: 100мА/4шт = 25мА – ток на каждом светодиоде. Разница очевидна! В этой статье не буду больше приводить плюсы и минусы каждого из решений, статья совсем о другом. Надеюсь пример был понятным. Мой личный выбор всегда на стороне параллельного соединения светодиодов и стабилизатора тока для них. Если и ваш тоже, то читайте дальше, как сделать несложный стабилизатор тока для светодиодов.

О схеме.

Принципиальная схема стабилизатора тока на полевом транзисторе показана на рисунке 2.

Резистор R1 нужен для того чтобы транзистор VT2 открывался. Стабилитрон VD1 защищает затвор от перенапряжения, для транзистора P0903BDG максимальное напряжение затвор-сток – 20В. Если у вас другой транзистор, то информацию на него смотрите в даташите. Параметр этот называется Gate-Source Voltage. Если напряжение питание значительно меньше максимального напряжения затвор-сток, то можно вообще стабилитрон не ставить. Резисторы R2-R6 выполняют роль шунта. На схему добавил их побольше чтобы можно было удобно подобрать нужный номинал.

Схема работает следующим образом. В начальный момент времени транзистор VT2 открыт, ток протекает через светодиоды и шунт из резисторов R2-R6, транзистор VT1 закрыт. При протекании тока через шунт на нём падает определённое напряжение и если оно равняется напряжению открытия транзистора VT1, то он открывается и «садит» затвор транзистора VT2 на минус питания, транзистор VT2 закрывается и ток через светодиоды и шунт начинает снижаться. При снижении тока через светодиоды будет снижаться падение напряжение и на шунте, как только напряжение станет меньше чем нужно для открытия транзистора VT1, он закроется и «освободит» затвор транзистора VT2. Транзистор VT2 снова откроется и ток устремиться к светодиодам и шунту. Дальше все повторяется по кругу.

Настройка.

Настройка схемы заключается в определении необходимого тока для светодиодов и подбору номиналов резисторов шунта. Приблизительно считаю, что падение напряжение на шунте должно быть около 0,5В. Этого напряжения достаточно для открытия транзистора VT1. Хотя по даташиту напряжение база-эмиттер для транзистора BC846 – 0,66В, для отечественных – 0,7В.

В качестве примера рассчитаю для вас номиналы резисторов шунта на ток 170мА.

Сопротивление шунта(Ом) = падение напряжение на шунте(В) / ток через шунт (А), получается: Сопротивление шунта = 0,5В / 0,17А = 2,94 Ом. Полученный результат округляю до 3 Ом. Из стандартного ряда можно взять два резистора номиналом 1 Ом и 2 Ом и впаять их на плату, как R2, R3. Резисторы R4-R6 при этом исключаются из схемы.

Дальше нужно проверить какой ток стабилизирует стабилизатор. Для проверки потребуется амперметр или миллиамперметр. Прибор нужно подключить в разрыв любого из проводов питания, подать питающее напряжение, оно, кстати, должно быть больше чем типовое питание светодиодов. Лучше использовать источник питания с возможностью регулировки выходного напряжения. Подключаем, регулируем, смотрим.

В определённый момент времени ток через стабилизатор перестанет меняться – это и будет током стабилизации. Дальнейшее увеличение напряжения ничего не изменит, разве что добавит разогрев транзистора VT2. Нужно понимать, что всё избыточное напряжение будет выделяться на транзисторе VT2 в качестве тепла. Если ток стабилизации получился таким какой нужен значит подбор шунта закончен, если же ток отличается от нужного значения в большую сторону – увеличиваем сопротивление шунта, в меньшую – уменьшаем.

О печатной плате.

Печатную плату разрабатывал под SMD компоненты в программе P-CAD 2006. Размеры платы – 37×18мм, рисунок 3. Вы можете разработать свою печатную плату и прислать мне файл для размещения на сайте.

О деталях.

Перечень деталей, необходимых для сборки стабилизатора тока, свёл в таблицу 1.

Повышение силы тока на электролизерах с обожженными анодами

Панин Павел Анатольевич
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ,
Институт цветных металлов и материаловедения,
Кафедра металлургии цветных металлов,
Россия, г. Красноярск

В настоящее время получение алюминия в промышленных масштабах осуществляется электролизом криолитоглиноземных расплавов, который с момента его открытия в 1886 году не претерпел радикальных изменений. В настоящее время развитие алюминиевой отрасли происходит в условиях жесткой конкурентной борьбы за рынки сбыта, где ключевыми факторами являются — высокое качество готовой продукции и ее себестоимость.

Известно, что периодическая или непрерывная модернизация оборудования является главным условием совершенствования любого производства. На действующих электролизерах рост количества получаемого алюминия достигается за счет технических показателей — повышения выхода по току и роста силы тока в пределах, допускаемых данной конструкцией. В последнее время алюминиевые заводы стремятся повысить единичную мощность электролизера, а также запустить в производство новые более мощные ванны. Повышение силы тока на электролизерах приводит не только к росту производительности ванны, но и к необходимости изменения технологии и конструкции отдельных узлов ванн[1].

В настоящее время развитие мировой алюминиевой промышленности идет по двум направлениям: модернизации имеющихся производственных мощностей и создании современных сверхмощных электролизеров, рассчитанных на силу тока 500 кА и выше. Результатом развития вышеупомянутых направлений является стремление достигнуть алюминиевыми предприятиями экономии на масштабах производства, за счет уменьшения себестоимости производимого металла.

Читайте так же:
Стабилизатор тока 220 вольт схема

Модернизации производственных мощностей проводится, как правило, для увеличения силы тока на электролизере. Именно увеличение силы тока является основой проведения любой модернизации (кроме тех, что имеют исключительно экологическую направленность). Однако простое увеличение силы тока для электролизёра существующей конструкции приведет к его разбалансировке, т.е. к изменению технологических и энергетических показателей. Поэтому наряду с увеличением силы тока необходимо изменять и некоторые конструктивные параметры электролизёра

Показатели, обеспечиваемые при увеличении силы тока, являются весьма существенными. Электролизер является сложной системой, основывающейся на ряде равновесных состояний — тепловом, электрическом, магнитном и магнитогидродинамическом. Например, с точки зрения равновесного состояния тепловой энергии, хорошо известно, что электролизеры, работающие с чрезмерным расходом энергии, обычно обеспечивают ухудшенные показатели. С другой стороны, при недостаточной силе тока профиль боковой настыли распространяется под аноды, при этом горизонтальные токи разрушают гидродинамическое равновесное состояние. Как известно, главными факторами, определяющими успешную эксплуатацию электролизера, являются объем и форма гарнисажа и настыли, которые регулируются процессами теплопереноса в ванне.

Негативные последствия увеличения силы тока на электролизерах:

Увеличение силы тока на электролизерах без дополнительных мероприятий приведет к следующим последствиям:

— Увеличение температуры расплава

— Дополнительная нагрузка на ошиновку

— Удельное увеличение расхода анодов

— Удельное увеличение расхода фтор солей

— Сокращение срока службы электролизера

Таким образом, можно представить, что увеличение силы тока на определенном электролизере требует обширного опыта и знания технологий.

Увеличение силы тока является результатом многих факторов:

1. Наличие необходимых средств и оборудования для выполнения научно-исследовательских и конструкторских проектных работ:

1.1. Эффективные модели, достоверно описывающие поведение электролизера

1.2. Надежность исходной конструкции электролизера для возможности работы с дополнительной силой тока

— Кожухи электролизеров, металлические конструкции, ошиновка, анодные агрегаты и т.д.

— Качество электрической изоляции в отношении зданий и сооружений общего пользования

— Вентиляция кожухов электролизеров, строений, вытяжка укрытий, сбор и эффективность переработки отходов

— Эффективность и корректная адаптация рабочих средств

— Создание электролизеров и методы работы

Существует возможность минимизировать влияние факторов, оказывающих негативное влияние на технико-экономические показатели электролизеров при повышении силы тока. На работающих электролизерах производят такие мероприятия, например как, регулирование МПР; увеличение рабочей площади анодного массива; дополнительное охлаждение металлоконструкций катодного устройства; изменение величины засыпки анодов и др. Существует проблема, связанная с воздействием магнитного поля, создаваемого токоведущими шинопроводами. С ростом силы тока увеличиваются требования к конструкции ошиновки, от которой зависит сбалансированность магнитного поля в расплаве. Решение данной проблемы, при повышении силы тока, должно основываться на расчете оптимальной величины мощности электролизера, при которой работа электролизера будет наиболее стабильной [2].

В качестве примера можно привести алюминиевый завод в Дубае, на котором была проведена модернизация электролизеров D 18, которые стали называться D18+[3]. Для повышения эффективности и производительности. сила тока увеличилась на 37% до 205 ка, производство электролизеров увеличилось на 47% до 1549 кг с ванны в день. Удельный расход электроэнергии также уменьшился c 15.96 до 14,79 кВт*ч/кг а выбросы сократились на 74%.

Список литературы

  1. Металл как подсистема алюминиевого электролизера / О.В. Слученков [и др.] // Алюминий сибири. — 2005
  2. Радионов, Е.Ю. Влияние повышения силы тока на магнитогидродинамические характеристики сверхмощных электролизеров. / E.Ю. Радионов. — Иркутск: Вестник ИрГТУ № 2 2007. — С.
  3. From D18 to D18+: progression of Dubal’s original potlines / D Whitfield [it al.] // Light Metals. — 2015. — PP.

способ стабилизации тока серии алюминиевых электролизеров

Изобретение относится к области контроля и управления технологическим процессом производства алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов и может быть использовано для стабилизации технологического режима и повышения производительности электролизных ванн. Согласно изобретению способ включает систему автоматического регулирования силовых тиристоров выпрямительного блока, рассчитанного на мощность, достаточную для компенсации снижения тока во время анодных эффектов на электролизерах серии, подключенных к выпрямительному агрегату, выпрямительный блок подсоединяют параллельно выпрямительному агрегату. Техническим результатом является повышение эффективности работы электролизных ванн за счет стабилизации технологического процесса, устранение влияния на процесс электролиза магнитогидродинамических процессов в расплаве. 1 ил.

Формула изобретения

Способ стабилизации тока серии алюминиевых электролизеров, включающий систему автоматического регулирования силовых тиристоров по результатам измерения величины тока в нагрузке, а управление тиристорами осуществляют по величине отклонения текущего значения тока в нагрузке от заданной уставки, величину которой задают из центральной АСУ ТП, отклонения текущего значения тока от уставки определяют по разности между измеренным напряжением на шунте выпрямительного блока и напряжением уставки, по величине разности формируют время запуска тиристоров выпрямительного блока (время открытия тиристоров), отличающийся тем, что выпрямительный блок на мощность, достаточную для компенсации снижения тока во время анодных эффектов на электролизерах серии, подключенных к выпрямительному агрегату, подсоединяют параллельно выпрямительному агрегату.

Читайте так же:
Импульсный стабилизатор максимальный ток

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов, более конкретно к энергетическим промышленным установкам, преобразующим переменный ток промышленной частоты в постоянный ток для питания электролизных серий.

Известен агрегат бесперебойного питания (А.С. СССР № 2165670, опубл. 2004.01.10, аналог), включающий выпрямительный агрегат, состоящий из преобразовательных блоков, подключенных к одной из трехфазных вентильных обмоток преобразовательного трансформатора, а выводами постоянного тока — к нагрузке шестифазных выпрямительных мостов, каждое вентильное плечо которых выполнено в виде последовательно соединенных диодной группы и уложенной на магнитопровод рабочей обмотки дросселя насыщения, обмотки управления и смещения которого, уложенные на тот же магнитопровод, соединены последовательно с аналогичными обмотками других дросселей насыщения и подключены соответственно к источникам управления и смещения постоянного тока, причем рабочие обмотки управления и смещения дросселей насыщения противофазных вентильных плеч каждого из шестифазных выпрямительных мостов уложены на индивидуальный магнитопровод, выполнен так, что рабочие обмотки, обмотки управления и смещения дросселей насыщения одноименных противофазных вентильных плеч всех шестифазных выпрямительных мостов, подключенных к вентильным обмоткам преобразовательного трансформатора с одинаковой схемой соединения, уложены на один общий магнитопровод.

Недостатком данного технического решения (аналога) является низкая стабильность постоянного тока в нагрузке при случайных перепадах сопротивления нагрузки в пределах 10-20% от номинала, за счет анодных эффектов на электролизерах.

Недостатком данного технического решения (прототипа) является низкая стабильность постоянного тока в нагрузке при случайных перепадах (увеличениях) сопротивления нагрузки, за счет анодных эффектов на электролизерах.

Известен способ стабилизации тока серии алюминиевых электролизеров (патент № 2338314, опубл. 10.11.2008, прототип), согласно которому выпрямительный агрегат формируют на суммарную мощность, превышающую расчетную для данной конструкции электролизеров из нескольких выпрямительных блоков, мощность которых превышает номинальную для выпрямительного блока, каждый выпрямительный блок содержит трехфазные трансформаторы, выходные обмотки которых через тиристоры и шунты подключены к суммарной нагрузке выпрямительного агрегата, а управление тиристорами осуществляют по величине отклонения текущего значения тока в нагрузке от заданной уставки, величину которой задают из центральной АСУ ТП, отклонения текущего значения тока от уставки определяют по разности между измеренным напряжением на шунте выпрямительного блока и напряжением уставки, по величине разности формируют время запуска тиристоров выпрямительного блока (время открытия тиристоров).

Недостатком данного технического решения (прототипа) является сложность реализации на действующих алюминиевых заводах, поскольку необходима замена всех силовых агрегатов.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение отмеченного недостатка, а именно решение задачи внедрения способа стабилизации тока серии на действующих заводах по производству алюминия с незначительными затратами.

Результатом решения поставленной задачи является Способ стабилизации тока серии алюминиевых электролизеров, согласно которому выпрямительный блок на мощность, достаточную для компенсации снижения тока во время анодных эффектов на электролизерах серии, подключенных к выпрямительному агрегату, подсоединяют параллельно выпрямительному агрегату.

Существенным отличием является подключение выпрямительного блока на мощность, достаточную для компенсации снижения тока во время анодных эффектов на электролизерах серии, подключенных к выпрямительному агрегату, подсоединяют параллельно выпрямительному агрегату. Данное техническое решение позволяет реализовать систему стабилизации тока серии электролизеров на действующих предприятиях без остановки технологического процесса. Мощность дополнительно подключаемого выпрямительного блока на порядок ниже мощности основного агрегата, а следовательно и стоимость реализации способа значительно ниже реализации прототипа.

Способ может быть осуществлен с помощью устройства, структурная схема которого приведена на чертеже, где введены следующие обозначения: L 1 -L 3 и L — вторичные обмотки силовых трехфазных трансформаторов, соединенные «треугольником» и «звездой», 1-6 — силовые тиристоры. D 1 -D 6 — силовые диоды, R ш — сопротивление шунта, R н — сопротивление нагрузки (серия электролизеров), 7 — аналого-цифровой преобразователь, 8 — управляющая вычислительная машина (микроконтроллер), 9 — цифроаналоговый преобразователь, 10 — согласующее устройство запуска тиристоров, 11 — выпрямительный агрегат.

Поясним работу устройства. При анодном эффекте на одном или нескольких электролизерах увеличивается суммарное сопротивление (R н ) серии, ток снижается пропорционально снижению тока, уменьшается падение напряжения на шунте (R ш ). Напряжение с шунта поступает на вход АЦП (7), где преобразуется в цифровой код и передается на вход УВМ (микроконтроллер) (8). Разность между текущим напряжением на шунте и номинальным напряжением серии (напряжением уставки) преобразуется во временной интервал, изменяющий время открытия тиристоров. В результате обеспечивается стабильное значение тока серии независимо от анодных эффектов.

Внедрение предлагаемого технического решения даст существенный экономический эффект. В отличие от прототипа, реализация которого предполагала замену всех выпрямительных блоков выпрямительного агрегата серии, для внедрения данного технического решения требуется добавить один выпрямительный блок, мощностью не более 10% мощности выпрямительного агрегата. Кроме того, стабилизация тока серии позволит практически исключить магнитогидродинамические процессы, оказывающие сильное влияние на технологический режим. Расчет экономического эффекта приведен в описании к патенту № 2338314, взятому за прототип.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector