Düşük voltaj, yüksek akım (kA) gücü nasıl tehlikeli olabilir?

Alüminyum rafinerileri, alüminyumu doğal olarak içinde bulunduğu minerallerden ayırmak için elektrik kullanır. Bu elektrik genellikle çok yüksek akımda (onlarca kiloamper sırasına göre) düşük voltajlı DC ("düşük" anlamına gelir) 4 ila 6 volt). Bu kadar güç elektrik çarpma tehlikesi yaratıyor, ama nasıl olduğunu anlamıyorum. Tüm elektrik sistemi, örneğin 5 voltta çalışıyorsa ve insan vücudu bir direnç gibi davranıyorsa, o zaman yeterli akım bir insan vücudundan nasıl tehlikeli olabilir? Benzer şekilde, çok kısa bir mesafe boyunca yüzlerce volt yayılması gerekiyorsa, hava yoluyla elektriksel bir ark nasıl olabilir?

Hall-Héroult işleminin voltajı, verimli paralel çalışma için elverişsiz bir şekilde düşük (ve akım çok yüksek), bu nedenle seri olarak bir dizi hücre kullanıyorlar.

Gönderen bu kaynağın ( "Hall-Heroult Alüminyum Elektrolitik maden Süreci Çalışmaları"):

Optimum akım yoğunluğu, 150-300 kA'lık bir toplam hücre akımı ve -4.0 ila -4.5 V arasında bir hücre voltajı ile yaklaşık 1 A cm-2'dir. Tipik bir hücre evi, iki hatta seri halinde düzenlenmiş yaklaşık 200 hücre içerecektir.

Bu nedenle, yeryüzüne göre herhangi bir hücredeki voltaj oldukça yüksek olabilir ve açılırsa bir hücredeki voltaj neredeyse 1kV olacaktır. Bunun gibi akımlar metali kolayca buharlaştırır, böylece nispeten yavaş açılırsa ve bir üfleme mekanizması yoksa (DC AC'den daha kötüdür) çok uzun bir ark sürdürebilirler.

Verimlilik sorununu anlamak için - 6 silikon doğrultucu ile yapılmış basit bir tam dalga doğrultucu düşünün. Tam akımda bir düşüş (diyelim) 2V olacaktır, böylece kayıp çıkış akımı x 2V olacaktır. 150kA'da 300kW kaybedildi. Paralel olarak 200 hücre çalıştırırsanız 60 MW harcarsınız. Eriticilerin ödediği ucuz elektrik fiyatlarında bile, siparişin yıllık 25-50 milyon dolar kadar artmasına neden olacak. Seri olarak, kayıp 'sadece' 300kW'dır. Sermaye maliyeti de 800V'da 150kA'yı 4.5V'de 30MA yapmak için çok daha azdır, çünkü çok daha fazla doğrultucu ve ısı batması gerekecektir.

10 kA akım taşıyan iletken döngüsü sıfır olmayan endüktansa sahiptir. Bu, o döngüde büyük miktarda enerji depolandığı anlamına gelir.$\frac{1}{2}LI^2$.

Devrede bir kopma varsa, endüktans, akımı akıtmak için kopmadaki voltajı yükseltirken, onu sürmek için hala depolanmış enerji vardır. Bu bir yayı sürdürmek için yeterli olacaktır ve yay yeterince uzun olursa, onu sürdürmek için bir kişiyi elektriklendirecek kadar yüksek bir voltaja ihtiyaç duyarsınız.

Tehlikeli düşük voltaj, yüksek akım kaynağının daha günlük bir örneği alçakgönüllü bir araba aküsüdür. Neden? Gerilim (12V vermek veya almak) normal koşullar altında sizi elektriklendirmek veya hatta önemli ölçüde şok etmek için yeterli olmasa da, olası arıza akımları, arızaya dahil olan herhangi bir metal nesnenin önemli ölçüde ısınmasına neden olacak kadar yüksektir ve ciddi yanıklara neden olur.

Sphero'nun işaret ettiği gibi - 10kA işlemek için çok rahatsız edici (ihtiyacınız olan baraların büyüklüğünü hayal edin!) Bu yüzden pratik Hall-Heroult uygulamaları bir dizi hücreyi seri olarak bağlar. Tehlikeli voltaj Bu araçlar şunlardır bir bütün olarak hücre-string genelinde mevcut (ve yere!) Her bir hücre sadece birkaç voltta çalışır bile. Bunu bir Tesla'daki bir RC LiPo ve Li-Ion paketi arasındaki fark gibi düşünün - her ikisi de tehlikeli hata akımları ortaya çıkarabilir, ancak ikincisi de sizi şok edebilir.