අතිශය අධි බලැති මිනිරන් ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය.

අතිශය අධි බලැති (UHP) ග්‍රැෆයිට් ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය ප්‍රධාන වශයෙන් චාප විසර්ජන සංසිද්ධිය මත පදනම් වේ. ඒවායේ සුවිශේෂී විද්‍යුත් සන්නායකතාවය, ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්‍රතිරෝධය සහ යාන්ත්‍රික ගුණාංග උපයෝගී කරගනිමින්, මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ඉහළ උෂ්ණත්ව උණු කිරීමේ පරිසරයන් තුළ විද්‍යුත් ශක්තිය තාප ශක්තිය බවට කාර්යක්ෂමව පරිවර්තනය කිරීමට හැකි වන අතර එමඟින් ලෝහ විද්‍යාත්මක ක්‍රියාවලිය මෙහෙයවයි. ඒවායේ මූලික මෙහෙයුම් යාන්ත්‍රණයන් පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක විශ්ලේෂණයක් පහත දැක්වේ:

1. චාප විසර්ජනය සහ විද්‍යුත්-තාප ශක්තියට පරිවර්තනය

1.1 චාප සෑදීමේ යාන්ත්‍රණය
UHP ග්‍රැෆයිට් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ උණු කිරීමේ උපකරණවලට (උදා: විද්‍යුත් චාප ඌෂ්මක) ඒකාබද්ධ කළ විට, ඒවා සන්නායක මාධ්‍ය ලෙස ක්‍රියා කරයි. අධි වෝල්ටීයතා විසර්ජනය ඉලෙක්ට්‍රෝඩ තුඩ සහ උදුන ආරෝපණය අතර විද්‍යුත් චාපයක් ජනනය කරයි (උදා: ඉවතලන වානේ, යකඩ ලෝපස්). මෙම චාපය වායු අයනීකරණයෙන් සාදන ලද සන්නායක ප්ලාස්මා නාලිකාවකින් සමන්විත වන අතර උෂ්ණත්වය 3000°C ඉක්මවයි - සාම්ප්‍රදායික දහන උෂ්ණත්වයන්ට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය.

1.2 කාර්යක්ෂම බලශක්ති සම්ප්‍රේෂණය
චාපය මගින් ජනනය වන දැඩි තාපය උදුන ආරෝපණය සෘජුවම උණු කරයි. ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල උසස් විද්‍යුත් සන්නායකතාවය (ප්‍රතිරෝධකතාව 6–8 μΩ·m තරම් අඩු) සම්ප්‍රේෂණය අතරතුර අවම ශක්ති අලාභයක් සහතික කරයි, බල භාවිතය ප්‍රශස්ත කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, විද්‍යුත් චාප උදුන (EAF) වානේ නිෂ්පාදනයේදී, UHP ඉලෙක්ට්‍රෝඩ උණු කිරීමේ චක්‍ර 30% කට වඩා අඩු කළ හැකි අතර, එමඟින් ඵලදායිතාව සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු වේ.

2. ද්‍රව්‍යමය ගුණාංග සහ කාර්ය සාධන සහතිකය

2.1 ඉහළ උෂ්ණත්ව ව්‍යුහාත්මක ස්ථායිතාව
ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල ඉහළ-උෂ්ණත්ව ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව ඒවායේ ස්ඵටික ව්‍යුහයෙන් පැන නගී: ස්ථර කාබන් පරමාණු sp² දෙමුහුන්කරණය හරහා සහසංයුජ බන්ධන ජාලයක් සාදයි, වැන් ඩර් වෝල්ස් බලවේග හරහා අන්තර් ස්ථර බන්ධනය සමඟ. මෙම ව්‍යුහය 3000°C දී යාන්ත්‍රික ශක්තිය රඳවා ගන්නා අතර ලෝහමය ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අභිබවා යන සුවිශේෂී තාප කම්පන ප්‍රතිරෝධයක් (500°C/min දක්වා උෂ්ණත්ව උච්චාවචනයන්ට ඔරොත්තු දෙන) ලබා දෙයි.

2.2 තාප ප්‍රසාරණයට සහ රිංගීමට ප්‍රතිරෝධය
UHP ඉලෙක්ට්‍රෝඩ තාප ප්‍රසාරණයේ අඩු සංගුණකයක් (1.2×10⁻⁶/°C) පෙන්නුම් කරයි, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී මාන වෙනස්කම් අවම කරන අතර තාප ආතතිය හේතුවෙන් ඉරිතැලීම් ඇතිවීම වළක්වයි. ඒවායේ ක්‍රිප් ප්‍රතිරෝධය (ඉහළ උෂ්ණත්ව යටතේ ප්ලාස්ටික් විරූපණයට ප්‍රතිරෝධය දැක්වීමේ හැකියාව) ඉඳිකටු කෝක් අමුද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීම සහ උසස් ග්‍රැෆිටීකරණ ක්‍රියාවලීන් හරහා ප්‍රශස්ත කර ඇති අතර, දිගුකාලීන අධි-බර ක්‍රියාකාරිත්වය අතරතුර මාන ස්ථායිතාව සහතික කරයි.

2.3 ඔක්සිකරණය සහ විඛාදන ප්‍රතිරෝධය
ප්‍රතිඔක්සිකාරක (උදා: බෝරයිඩ්, සිලිසයිඩ්) ඇතුළත් කිරීමෙන් සහ මතුපිට ආලේපන යෙදීමෙන්, ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල ඔක්සිකරණ ආරම්භක උෂ්ණත්වය 800°C ට වඩා වැඩි වේ. උණු කිරීමේදී උණු කළ ස්ලැග් වලට එරෙහිව රසායනික නිෂ්ක්‍රීයතාවය අධික ඉලෙක්ට්‍රෝඩ පරිභෝජනය අඩු කරයි, සාම්ප්‍රදායික ඉලෙක්ට්‍රෝඩවලට වඩා 2-3 ගුණයකින් සේවා කාලය දීර්ඝ කරයි.

3. ක්‍රියාවලි අනුකූලතාව සහ පද්ධති ප්‍රශස්තිකරණය

3.1 වත්මන් ඝනත්වය සහ බල ධාරිතාව
UHP ඉලෙක්ට්‍රෝඩ 50 A/cm² ඉක්මවන ධාරා ඝනත්වයන්ට සහය දක්වයි. ඉහළ ධාරිතාවයකින් යුත් ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් (උදා: 100 MVA) සමඟ යුගල කළ විට, ඒවා 100 MW ඉක්මවන තනි උදුන බල යෙදවුම් සක්‍රීය කරයි. මෙම සැලසුම උණු කිරීමේදී තාප ආදාන අනුපාත වේගවත් කරයි - නිදසුනක් ලෙස, ෆෙරෝසිලිකන් නිෂ්පාදනයේදී සිලිකන් ටොන් එකකට බලශක්ති පරිභෝජනය 8000 kWh ට වඩා අඩු කරයි.

3.2 ගතික ප්‍රතිචාර සහ ක්‍රියාවලි පාලනය
නවීන උණු කිරීමේ පද්ධති, ඉලෙක්ට්‍රෝඩ පිහිටීම, ධාරා උච්චාවචනයන් සහ චාප දිග අඛණ්ඩව නිරීක්ෂණය කිරීම සඳහා ස්මාර්ට් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ නියාමකයින් (SERs) භාවිතා කරයි, වානේ 1.5–2.0 kg/t තුළ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ පරිභෝජන අනුපාත පවත්වා ගනී. උදුන වායුගෝලීය අධීක්ෂණය (උදා: CO/CO₂ අනුපාත) සමඟ ඒකාබද්ධව, මෙය ඉලෙක්ට්‍රෝඩ-ආරෝපණ සම්බන්ධ කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාව ප්‍රශස්ත කරයි.

3.3 පද්ධති සහජීවනය සහ බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම
UHP ඉලෙක්ට්‍රෝඩ යෙදවීම සඳහා අධි වෝල්ටීයතා බල සැපයුම් පද්ධති (උදා: 110 kV සෘජු සම්බන්ධතා), ජල-සිසිල් කේබල් සහ කාර්යක්ෂම දූවිලි එකතු කිරීමේ ඒකක ඇතුළු ආධාරක යටිතල පහසුකම් අවශ්‍ය වේ. අපද්‍රව්‍ය තාප ප්‍රතිසාධන තාක්ෂණයන් (උදා: විදුලි චාප උදුන වායුවෙන් බැහැර සහජනනය) සමස්ත බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව 60% ට වඩා ඉහළ නංවන අතර, එමඟින් කැස්කැඩින් බලශක්ති භාවිතය සක්‍රීය කරයි.

මෙම පරිවර්තනය ශාස්ත්‍රීය/කාර්මික පාරිභාෂික සම්මුතීන්ට අනුකූලව තාක්ෂණික නිරවද්‍යතාවය පවත්වා ගනිමින්, විශේෂිත ප්‍රේක්ෂකයින් සඳහා පැහැදිලි බව සහතික කරයි.