低電圧、高電流（kA）の電力はどのように危険ですか？

アルミニウム精製所は、自然に発生する鉱物からアルミニウムを分離するために電気を使用します。この電気は通常、非常に高い電流（数十キロアンペア）で、低電圧DC（4〜6ボルトを意味する「低」）の形を取ります。これだけの力は感電死の危険をもたらしますが、どうすればよいかわかりません。電気システム全体がたとえば5ボルトで動作し、人体が抵抗器のように機能する場合、実際に十分な電流が実際に人体に流れて危険になる可能性はありますか？同様に、非常に短い距離で数百ボルトかかると、空気中の電気アークはどのように発生しますか？

Hall-Héroultプロセスの電圧は、効率的な並列動作のために不便なほど低く（電流が高すぎる）、一連のセル全体を使用します。

このソースから（「ホールエルーアルミニウム電解採取プロセスに関する研究」）：

最適な電流密度は約1 A cm-2で、総セル電流は150〜300 kA、セル電圧は-4.0〜-4.5 Vです。一般的なセルハウスには、約200個のセルが2行に直列に配置されます。

そのため、特定のセルのアースに対する電圧は非常に高くなる可能性があり、セルが開く場合の電圧はほぼ1kVになります。そのような電流は金属を簡単に蒸発させるので、比較的ゆっくりと開き、ブローアウトメカニズムがない場合、非常に長いアークを維持できます（DCはACよりも悪い）。

効率の問題を理解するために、6個のシリコン整流器で作られたシンプルな全波整流器を検討してください。全電流で（たとえば）2V低下するため、損失は出力電流x 2Vになります。150kAでは、300kWが失われます。200個のセルを並行して実行すると、60MWの無駄になります。製錬所が支払う安価な電気料金でさえ、おそらく年間2,500〜5000万ドルの注文が加算されます。直列では、損失は「わずか」300kWです。800Vで150kAを製造する場合の資本コストは、4.5Vで30MAに対してはるかに低くなります。これは、はるかに多くの整流器とヒートシンクが必要になるためです。

10 kAの電流を流す導体のループのインダクタンスはゼロではありません。つまり、そのループには大量のエネルギーがとして保存されます。$\frac{1}{2}LI^2$

回路に断線がある場合、インダクタンスは電流を流し続けるために断線で電圧を上げますが、それを駆動するのにまだ利用可能なエネルギーが残っています。これはアークを維持するのに十分であり、アークが十分に長くなるため、人を感電させるのに十分な高電圧が必要です。

危険な低電圧、高電流源のより日常的な例は、謙虚な車のバッテリーです。どうして？電圧（12Vのギブまたはテイク）が通常の状況で感電したり、衝撃を与えたりするのに十分ではない場合でも、発生する可能性のある障害電流は、障害に関与する金属オブジェクトを大幅に加熱し、重度の火傷を引き起こす可能性があります。

Spheroが指摘するように、10kAは扱いにくいので（必要なバスバーのサイズを想像してください！）、実用的なHall-Heroultアプリは一連のセルを直列に接続します。これは、各セルが数ボルトでしか動作しない場合でも、セルストリング全体として（および接地まで！）危険な電圧が存在することを意味します。これは、RC LiPoとTeslaのLi-Ionパックの違いのようなものだと考えてください。どちらも危険な障害電流を消すことができますが、後者はあなたに衝撃を与えることもあります。