直流用电设备及直流电源

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1、《工业用电设备》上海电力学院电力系第5章直流用电设备及直流电源电解和电镀在直流用电设备中用电量最大，电解铝和电解烧碱都属九种高耗电产品之列（P233）直流用电设备：直流电动机、直流电弧炉、直流电焊机、电解、电镀等等。直流电源：电力电子变换装置将交流电转换为直流电，蓄电池第5章直流用电设备及直流电源本章内容7/15/20212上海电力学院电力系5.1电解电解：利用直流电流引起的化学反应进行生产的工艺。5.1.1电解烧碱一．电解烧碱生产的基本原理阴极反应:H++e═H2H═H2↑阳极反应:Cl――e═Cl2Cl═Cl2↑全部反应的化学方程式为2NaCl+2

2、H2O═2NaOH+Cl2↑+H2↑图5.1.1电解烧碱示意图第5章直流用电设备及直流电源烧碱7/15/20213上海电力学院电力系5.1.1电解烧碱一．电解烧碱生产的基本原理第5章直流用电设备及直流电源5.1电解根据上述化学方程式，可以算出理论上:电解产生1t烧碱(100%NaOH),同时生产0.866t氯气（100％）和0.025t氢气(100％)，需要消耗100％的NaCl1.463t。电解制碱时，在阳极上产生氯气，阴极上产生氢气和氢氧化钠。这些产物如果不把它们隔离分开，将会按下式进行反应：2NaOH十Cl2═NaC1O＋NaCl＋H2O产生次氯

3、酸钠，次氯酸钠还会进一步变成氯酸钠，就得不到所需要的氯和碱；如果不把氢气和氯气隔开，还会发生爆炸事故。7/15/20214上海电力学院电力系5.1.1电解烧碱一．电解烧碱生产的基本原理第5章直流用电设备及直流电源5.1电解为了解决上述问题，在电解槽的阴阳极之间设置了多孔渗透性的隔膜材料，把电解槽分为阳极室和阴极室两部分，这种采用隔膜的电解方法称“隔膜法电解”。隔膜材料能让离子(Na+、Cl―、H+、HO―)和水分子通过，却阻止阴阳极电解产物的混合。因此，在隔膜电解槽阳极室产生的氯气，不会进入阴极室，经阳极室上方氯气支管导出；在阴极室产生的氢气，也不会进

4、入阳极室，由阴极箱氢气支管导出，氢氧化钠溶液经阴极室下方导出。图5.1.2立式隔膜电解槽示意图7/15/20215上海电力学院电力系5.1.1电解烧碱一．电解烧碱生产的基本原理二.电解烧碱的生产流程三.立式吸附隔膜电解槽第5章直流用电设备及直流电源5.1电解7/15/20216上海电力学院电力系四．电解烧碱的电量消耗电耗是电解生产的一个重要技术经济指标。电解烧碱耗电较多其中：直流电能消耗约占97%~98％，交流动力用电约占2％~3％，电费约占生产成本的50％。法拉第定律：电解过程中电极上所产生物质的量，与通过电解质溶液的电量成正比，即与电流强度及通电时

5、间成正比。5.1.1电解烧碱第5章直流用电设备及直流电源5.1电解7/15/20217上海电力学院电力系五．槽电压5.1.1电解烧碱第5章直流用电设备及直流电源5.1电解槽电压——即电解槽的实际工作电压，是一项重要的技术指标，与能耗有极其密切的关系。槽电压由理论分解电压、过电压、金属导体电压降、电解质溶液电压降、隔膜电压降（离子膜电压降）、接触电压降组成。7/15/20218上海电力学院电力系五．槽电压5.1.1电解烧碱第5章直流用电设备及直流电源5.1电解表5.1.1电解槽槽电压分布情况7/15/20219上海电力学院电力系1．大功率整流电源图5.1

6、.7电解烧碱的供电结构框图工厂主变电所内的变压器，用于将电网高压降低；三相桥式（≥200V）；双反星形带平衡电抗器（<200V）；6、12、24、36或48相调节电压保持恒流降低电压，双绕组或三绕组六．电解烧碱供电5.1.1电解烧碱第5章直流用电设备及直流电源5.1电解7/15/202110上海电力学院电力系IGBT大功率逆变电解电源：体积小、重量轻、高效节能，比普通电源节能30%功率因数可做到0.95。电源具有稳压、低纹波、软启动等功能，抗冲击能力强、输出波形平稳、电解质量稳定、电压电流调节范围宽，恒流恒压自动切换并对电网电压有自动补偿功能。防触电、

7、过热、电压异常等多种保护功能，工作时安全可靠。该系列产品是专门为恶劣的强腐蚀环境设计的全封闭式电源，广泛用于铜箔厂、氯碱厂大电流低纹波电解。亦可用于其它化工行业大电流电解。2．大功率逆变电解电源六．电解烧碱供电5.1.1电解烧碱第5章直流用电设备及直流电源5.1电解7/15/202111上海电力学院电力系某型号IGBT大功率逆变电解电源的主要技术参数2．大功率逆变电解电源六．电解烧碱供电5.1.1电解烧碱第5章直流用电设备及直流电源5.1电解7/15/202112上海电力学院电力系3．电解烧碱对供电的要求1）高压（35kV或110kV）供电，电解烧碱生

8、产的用电量大，2）供电电压稳定、不间断从电网引来两路或三路独立电源。电压稳定，连续生产，不仅对