Sensitive gate scr что это
СИСТЕМА SCR: ОПИСАНИЕ, ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ.
СИСТЕМА SCR: ОПИСАНИЕ, ПРИНЦИПЫ И СХЕМА РАБОТЫ.
Система SCR предназначена для снижения уровня оксидов азота, содержащихся в отработавших газах (ОГ). Сокращение SCR означает Selective Catalytic Reduction (избирательное каталитическое восстановление). В данной технологии химическая реакция восстановления (нейтрализации) ОГ происходит избирательно. Это означает, что в составе ОГ целенаправленно снижается содержание только оксидов азота.
Оксиды азота — это собирательное понятие для химических соединений азота и кислорода (например, NO, NO2 …). Они образуются под воздействием высокого давления и температуры во время сгорания топливной смеси в двигателе. Оксиды азота ответственны, в том числе, за ущерб, наносимый лесам «кислотными дождями», и образование смога.
Система SCR состоит из:
Примечания:
* Насос мочевины представляет собой мембранный насос, привод которого осуществляется бесщёточным двигателем постоянного тока. Он интегрирован в корпус управляющего модуля и управляется блоком управления.
Задачи насоса мочевины различаются в зависимости от положения клапана обратной перекачки.
● При включённом двигателе и выполнении условий, необходимых для работы системы нейтрализации SCR, насос подаёт мочевину из бака к форсунке мочевины под давлением около 5 бар.
● При выключении дизельного двигателя он перекачивает мочевину из трубопровода подачи мочевины от форсунки обратно в бак.
Расчёт количества впрыскиваемой мочевины:
Требуемое для впрыска количество мочевины рассчитывается блоком управления и зависит от следующих факторов:
● режима работы двигателя;
● доли оксидов азота в массовом потоке ОГ.
Доля оксидов азота, поступающая в восстановительный катализатор, рассчитывается блоком управления. Массовый поток ОГ соответствует массовому расходу воздуха во впускном канале, который определяется расходомером воздуха, и массе впрыснутого топлива.
** Форсунка дозирует подачу мочевины в поток отработавших газов. Управление форсункой осуществляет блок управления с помощью сигнала с широтнооимпульсной модуляцией.
В форсунке мочевина находится под давлением, создаваемым насосом. В положении покоя игла форсунки перекрывает выходное отверстие за счёт усилия пружины. Для впрыска мочевины блок управления посылает управляющий сигнал на электромагнитную катушку форсунки. При этом возникает магнитное поле, которое вытягивает якорь форсунки и иглу форсунки. Форсунка открывается, и происходит впрыск мочевины. Если управляющий сигнал на электромагнитную катушку больше не поступает, магнитное поле исчезает, и игла форсунки перекрывает отверстие под действием пружины.
*** Датчик 2 NOx вкручен в трубу выпуска ОГ непосредственно за восстановительным катализатором. С его помощью определяется доля оксидов азота в ОГ, которая анализируется блоком управления датчика 2 NOx.
**** Конструкция восстановительного катализатора представляет собой сотообразный керамический элемент, покрытие которого состоит из цеолита меди. Оно предназначено для восстановления оксидов азота.
***** Система вентиляции предназначена для выравнивания давления в баке.
При заправке мочевины необходимо следить за тем, чтобы в баке оставался достаточный свободный объём для расширения мочевины.
Принцип действия системы нейтрализации SCR
При нагреве примерно до 200°C катализатор восстановления (8) достигает рабочей температуры. Блок управления (2) получает данные о температуре отработавших газов от датчика температуры (6) установленного перед катализатором восстановления (8). Раствор мочевины ADBLUE забирается насосом (2) из бака (1) и под давлением примерно 5 бар прокачивается через обогреваемый трубопровод (3) к форсунке мочевины (5).
Форсунка (5) по команде блока управления (2) впрыскивает мочевину в дозируемом количестве в трубопровод системы ОГ перед восстановительным катализатором (3), где она подхватывается потоком ОГ и равномерно распределяется микшером в ОГ. По пути к восстановительному катализатору (8), так называемом гидролизном участке, мочевина распадается на аммиак (NH3) и углекислый газ (CO2). В восстановительном катализаторе аммиак (NH3) вступает в реакцию с оксидами азота (NOx), образуя азот (N2) и воду (H2O). Коэффициент полезного действия системы SCR определяется датчиком 2NOx (7).
Для того чтобы блок управления двигателем дал команду на впрыск мочевины, должны быть выполнены следующие условия:
● Восстановительный катализатор достиг рабочей температуры примерно 200°C.
● Если температура окружающей среды низкая
— обеспечено достаточное количество жидкой мочевины для впрыска.
Впрыск мочевины блоком управления двигателя прерывается при следующих условиях:
● При малом объёмном потоке ОГ, например на холостом ходу.
● Когда температура ОГ снижается слишком сильно и рабочая температура восстановительного катализатора не достигается.
Схема работы системы SCR:
После запуска двигателя автомобиля блок управления получает разрешающие сигналы от температурных датчиков:
* температура мочевины нормальная (если замерзла включается ее подогрев)
* температура ОГ достигла 200 о С
Блок управления включает насос мочевины и по достижению необходимого давления открывает форсунку.
Затем блок управления получает сигнал от датчика 2NOx и в зависимости от содержания оксидов азота увеличивает или уменьшает подачу мочевины.
После выключения зажигания насос выкачивает всю мочевину из системы обратно в бак.
Замечания по эксплуатации сиcтемы SCR
Последние несколько лет мы тесно сотрудничали с инженерами и механиками фирм, эксплуатирующих и ремонтирующих автомобили оснащенные системой SCR. Мы анализировали причины поломок системы, а также причины отказа в гарантийном обслуживании автомобилей. Разбирали каждый случай и пришли к следующим выводам:
Если не учитывать поломки связанные с естественными причинами (брак, износ), то чаще всего система выходит из строя после замерзания мочевины в баке. Опишем этот процесс подробнее.
Во-первых: коэффициент полезного действия такого «сильно разбавленного» состава гораздо ниже и, следовательно, потребление его может существенно возрасти.
Во-вторых: если не прогреть весь объем замерзшей мочевины, плотность состава будет расти, и кристаллы нерастворенной мочевины попадут в систему. Это может привести к закупорке патрубков, быстрому износу мембраны насоса, засорению форсунки.
Мы рекомендуем в случае замерзания мочевины в баке прогреть его, до полного оттаивания мочевины, и проверить плотность состава. Если плотность не соответствует норме (1087-1093 кг/м3) – состав слить, бак, по возможности, помыть.
Импульсный свет в фотографии
о накамерных вспышках, студийных моноблоках, генераторах и т.п..
Текущее время: 4 дек 2021, 04:20
Тиристоры
Тиристоры
Спецификации на тиристоры, наиболее часто встречающиеся во вспышках. Эти тиристоры
относятся к классу «sensitive gate SCR» (тиристоры с чувствительным управлением, IGT): не более 200 мкА)
в схемах поджига:
CR02AM, корпус TO92, (можно найти почти в любой плёночной «мыльнице» с встроенной вспышкой),
CR05AS-8, smd-корпус SOT89, маркировка CD (VDRM=400 V)
CR08AS, smd-корпус SOT89, маркировка AD (VDRM=400 V), AF (VDRM=600 V).
MCR100-6, MCR100-8, корпус TO92
MCK100-6, smd-корпус SOT23, SOT89
BT169D, корпус SOT23, SOT89, TO92
BT169DW, smd-корпус SOT223
S6370 (это тиристор из Поляроида), корпус TO92
P0102D, smd-корпус SOT23-3L, SOT223 и TO92
2P4M, корпус TO202
MMBT-CR100-6, smd-корпус SOT23
S4X8BSRP, S6X8BSRP, smd-корпус SOT89, SOT223 и TO92.
SF0R3G42, корпус TO92 с маркировкой «F0R3G» или «FOR3G».
X0205MA, X0205NA, X0202MA, X0202NA, корпус TO92 с маркировкой «X0205», «X0202»
X0202MN, X0202NN, корпус SOT223 с маркировкой «0205», «0202»
X0202NUF, корпус SMBflat-3L
в схемах прерывания импульса:
CR3AMZ, корпус TO202
CR3AS, корпус IPAK, TO252
CR3JM, корпус TO220
CR5AS, корпус IPAK, TO252
CR12CM, корпус TO220
S6744 и SCR2149 (это тиристоры из Поляроида), корпус TO262, TO220
SH8G41, корпус TO220
Примеры нестандартной замены тиристоров поджига:
Re: Тиристоры
Проверка тиристора MCR100-6 подручными средствами.
Нужна лампочка накаливания на 3-6 Вольт мощностью до 4 Ватт, батарейка примерно на напряжение лампочки и резистор на 50-100 килоОм:
Для сравнения: подключил по той же схеме симистор BT134-600, переменный резистор в качестве R1 и миллиамперметр последовательно с резистором. Так вот этот симистор открылся при токе в 170 мА, потребовалось уменьшить сопротивления резистора до 1,1 кОм. Разница в открывающих токах управления примерно в 7000 раз.
Другие способы проверки. Вместо батарейки Batt1 и резистора R1 можно включить тиристор MCR100-6 и другие маломощные тиристоры, коснувшись управляющего электрода и катода тиристора щупами омметра, так, чтобы отрицательный щуп был на катоде тиристора.
Измерение чувствительности тиристора.
Чтобы узнать какой минимальный ток через управляющий электрод открывает тиристор, можно собрать макет по примерно такой схеме. Также эта схема позволит рассортировать по чувствительности имеющиеся в наличии тиристоры для светосинхронизаторов.
При замыкании кнопки S1, ток батарейки Batt1, преодолевая сопротивление резисторов R1, R2 и R3, течёт в управляющий электрод тиристора и тиристор открывается и остается открытым, пока не разомкнёшь включатель S2. Если увеличивать сопротивление резисторов, то при некоторой их суммарной величине ток окажется недостаточным для отпирания тиристора. Т.е. входной ток управляющего электрода будет ниже чувствительности тиристора.
Подбирая величину резисторов R2 и R3 и замыкая включатель S1, находим порог, такое наибольшее суммарное сопротивление резисторов, когда когда тиристор ещё надежно включается. Теперь следует измерить сопротивление цепочки резисторов R1-R3 и, разделив напряжение батареи Batt1 на суммарное сопротивление, получим минимальный ток управляющего электрода, при котором тиристор ещё открывается.
Также оценить входной ток тиристора можно измерением падения напряжения на резисторе R1. Для этого замыкаем S3 и смотрим напряжение на R1 при замкнутой кнопке S1. Далее, разделив падение напряжения на известную величину сопротивления R1, получим ток, протекающий от батарейки через цепь резисторов, т.е. входной ток управляющего электрода.
По этой схеме величина входного тока также зависит и от внутреннего сопротивления источника тока в виде батарейки LR44. Но, полагаю, со свежими батарейками этим сопротивлением можно пренебречь.
Основные преимущества цифровых тиристорных контроллеров мощности SCR перед контакторами и твердотелыми реле
Мэтью Фишер, инженер по полевой эксплуатации, нагревательные изделия
В данной статье приводится сравнение электромеханических контакторов и твердотельных реле с контроллерами мощности SCR, эксплуатирующихся в аналогичных условиях включения-выключения. Контроллеры мощности SCR обладают рядом преимуществ, которые могут привести к снижению затрат и повышению управляемости процессом.
Электромеханические контакторы
Электромеханический контактор — это устройство, которое замыкает или размыкает контакт, позволяя включать и выключать электричество. Электрический управляющий сигнал запускает размыкание или замыкание контакта или контактов. Как правило, электромеханический контактор рассчитан на определенное количество циклов включения-выключения при работе в течение всего срока службы. Этот показатель зависит от производителя и обычно составляет от миллиона до нескольких миллионов циклов при номинальном токе и напряжении.
Таблица I. Расчет циклов включения-выключения для одного года при шести рабочих днях в неделю при работе в течение 48 недель и различной продолжительности технологических циклов контактора
Как показано в Таблице 1, за период технологического цикла в 30 секунд механический контактор выполняет 829 440 циклов включения-выключения в год. За период технологического цикла в 10 секунд механический контактор выполняет 2 488 320 циклов включения-выключения в год. В соответствии с рекомендацией изготовителя электрические контакты электромеханического контактора подлежат проверке и очистке, а также, возможно, ремонту или замене после достижения указанного количества операций включения-выключения.
Твердотельные реле
Твердотельное реле — это электронный переключатель, который работает без движущихся частей электромеханического реле. Благодаря отсутствию движущихся частей ожидаемый срок службы твердотельного реле больше. Стандартная продолжительность цикла для твердотельного реле составляет от 2 до 5 секунд. Твердотельное реле может работать с более быстрым циклом (включения/выключения), чем сопоставимый механический контактор.
Однако твердотельное реле имеет более высокое контактное сопротивление и подвержено повреждениям из-за тока перегрузки. Также имеются ограничения по схемам переключения по сравнению с электромеханическим контактором (обычно это SPST-контакт).
Таблица 2. Расчет циклов включения-выключения для одного года при шести рабочих днях в неделю при работе в течение 48 недель и различной продолжительности технологических циклов твердотельного реле (Твердотельные реле могут переключать выходную нагрузку быстрее, чем механические контакторы)
Модули контроллера мощности SCR
Модуль контроллера мощности SCR предназначен для быстрого переключения мощности, подаваемой на выходную нагрузку.
Таблица 3. Таблица I. Расчет циклов включения-выключения для одного года при шести рабочих днях в неделю при работе в течение 48 недель и различной продолжительности технологических циклов модуля контроллера мощности SCR
Стандартное время цикла составляет 1 секунду, что означает, что для указанных условий SCR будет выполнять 24 883 200 операций в год.
На рисунке 1 ниже приводится сравнение вычисленного общего количества циклов работы электромеханического реле, твердотельного реле (SSR) и SCR за 48 недель при работе шесть дней в неделю.
Типовая эксплуатация: циклы включения и выключения
Электромеханический контактор и твердотельное реле переключают ток на нагрузку, когда получают соответствующий сигнал. Это означает, что устройства могут включать и выключать питание для выходной нагрузки в любой точке синусоидальной волны.
В США электричество подается с частотой 60 циклов в секунду или 60 Гц. Когда питание, подаваемое на устройство, не включается и не выключается в точке пересечения нуля на синусоидальной волне, в сигнале возникают всплески напряжения, и образуются радиопомехи и гармоники. При таком варианте случайного включения и выключения может возникать дуга.
Во время работы при полном выключении или включении контактор и твердотельные реле работают эффективно (никаких помех при полном включении или выключении). Однако в стандартных рабочих условиях процесса генерируемые гармоники могут вызывать искажение синусоидального сигнала, передаваемого энергетической компанией. Это может привести к проблемам для измерительного оборудования энергетической компании, из-за чего создается впечатление, что измеренная или требуемая мощность больше, чем фактическая используемая мощность. Это влечет увеличение затрат на энергоносители.
Модули контроллера мощности SCR
Модуль контролл ера мощности SCR — это электронное полупроводниковое устройство, предназначенное для эффективного регулирования мощности на выходной нагрузке. Может очень быстро переключать питание, подаваемое на выходную нагрузку (например, в миллисекундах), по сравнению с механическим контактором или твердотельным реле.
Потребление энергии, радиопомехи и гармоники
Перекрестный режим работы позволяет SCR функционировать аналогично контакторам и твердотельным реле, работающим за счет полного включения и отключения питания. Однако в перекрестном режиме SCR включает и выключает выход в точке пересечения нуля на синусоидальной волне, что устраняет потенциальные радиопомехи, гармоники и искрения, на контакторах и твердотельных реле.
SCR обеспечивает более последовательное и эффективное регулирование мощности для выходной нагрузки, тем самым уменьшая потенциальные вредные эффекты и минимизируя энергопотребление в отличии от контакторов и твердотельных реле при устранении воздействия радиопомех и гармоник.
Уменьшение затрат на энергоносители
Способность SCR передавать мощность на нагрузку в точке пересечения нуля также помогает снизить затраты на энергоносители, связанные с «грязным» питанием. «Грязная» энергия при коэффициенте мощности ниже единицы обычно приводит к значительным штрафам энергетических компаний. SCR оказывает положительное влияние на электросеть, что позволяет снизить штрафы за «грязное» питание и, в конечном итоге, сократить расходы на коммунальные услуги.
Точность управления
Модуль контроллера мощности SCR обеспечивает более точное управление процессом по сравнению с контакторами и твердотельными реле. Может включаться и выключаться гораздо быстрее. Например, для обеспечения точного разрешения управления управляющий выход SCR может включаться и выключаться в течение 1 секунды.
Для выхода 60% мощности технологического контроллера SCR включается на 0,6 секунды (60% от 1 секунды или 36 циклов из 60 циклов) и выключается на 0,4 секунды (40% от 1 секунды или 24 цикла из 60 циклов) в течение 1-секундного периода времени.
Способность контроллера мощности SCR включать и выключать выход в точке пересечения нуля позволяет устранить потенциальные радиопомехи, гармоники и искрения на контакторах и твердотельных реле.
На рисунке 5 справа отображено визуальное представление стандартных периодов времени цикла для SCR, твердотельного реле (SSR) и электромеханического контактора, и сравнение каждого из них с продолжительностью цикла включения 60% и отключения 40% из расчета 60 циклов в секунду (60 Герц). SCR обеспечивает более точное разрешение управления по сравнению с SSR и электромеханическим контактором.
На рисунке 6 показано, что входной технологический сигнал в SCR может изменяться, при этом выходной технологический сигнал SCR поддерживает температуру на устойчивом уровне. Сравните это с контактором, который может включаться и выключаться в течение периода времени от 10 до 30 секунд, или с твердотельным реле, включающимся и выключающимся в течение периода от 2 до 5 секунд. Для сравнения, модуль контроллера мощности SCR минимизирует отставание и опережение в контролируемом процессе.
Обратите внимание на рисунок 7, на котором входной технологический сигнал на контакторе изменяется и отключается, а технологический выход (разомкнутый или замкнутый контакт) показывает некоторое изменение контроля температуры из-за циклической природы выходного сигнала включения/выключения и периода времени.
Модуль контроллера мощности SCR минимизирует отставание и опережение в контролируемом процессе.
Срок службы нагревателя
Способность контроллера мощности SCR обеспечивать более точное управление термоэлемента продлевает срок службы. При уменьшении количества включений/выключений нагревательного элемента, тратится меньше времени на переход между горячим (расширение) и холодным (сжатие) состояниями. Это обеспечивает относительно равномерную температуру нагревательного элемента во время работы и продлевает срок службы.
Способность контроллера мощности SCR обеспечивать более точное управление термоэлементом увеличивает срок службы.
Экономичность
Способность SCR обеспечивать точное управление приводит к повышению общей эффективности оборудования (OEE) для пользователя. Кроме того, повышенная устойчивость технологического управления и увеличенный срок службы нагревателя повышают отдачу по инвестициям (ROI). Повышенная устойчивость управления приводит к меньшей вариативности процесса, что помогает оптимизировать технологический цикл и снизить общую стоимость цикла. Кроме того, увеличенный срок службы нагревателя позволяет обрабатывать больше циклов с одним и тем же оборудованием, что снижает эксплуатационные затраты (COO).
Стойкость к шуму и переходным токам
Промышленное качество электроэнергии не всегда идеально. Провалы в линии напряжения, помехи от другого оборудования и ситуации пиковой нагрузки могут привести к ложному срабатыванию, сбросу и изменению выходной мощности.
Усовершенствованные модули контроллеров мощности SCR включают цифровые и аналоговые технологии для подавления последствий низкого качества линии, включая программное обеспечение и аналоговые фильтры, оптическую изоляцию между секциями управления и питания, а также настраиваемые сигналы напряжения и тока. Электромеханические контакторы и твердотельные реле не учитывают низкого качества линии питания.
На рисунке 8 показан стабильный выходной сигнал от SCR, несмотря на низкое качество входящей линии.
Активный технологический мониторинг
SCR контролирует работу, используя трансформаторы напряжения и тока, чтобы измерить текущее состояние в режиме реального времени. Эта информация используется для управления процессом через напряжение, ток или мощность.
Технологические значения процесса могут контролироваться путем взаимодействия с внешними устройствами с использованием либо аналогового выхода, либо через интерфейс связи полевой шины.
Диагностика и выявление неисправностей
SCR самостоятельно контролирует и отключает выходную мощность в случае сбоя. Обычно также имеются светодиоды для индикации неисправности.
Электромеханические контакторы могут выходить из строя в одном из двух режимов: неисправность может быть функцией сварных контактов (выходная мощность замкнута на включение) или функцией разомкнутых контактов (выходная мощность отключена). Контакты более подвержены выходу из строя в разомкнутом состоянии. Твердотельные контакты реле, как правило, выходят из строя от короткого замыкания при включении, что может привести к перегреву нагревательных элементов и связанного оборудования.
Оптимизированное энергопотребление
Несколько модулей контроллеров мощности SCR могут быть скоординированы для оптимизации потребления энергии. Это снижает пиковую нагрузку по сравнению с несколькими модулями контроллеров мощности SCR, работающими одновременно без координации.
По сравнению с несогласованной работой контакторов и твердотельных реле способность координировать и оптимизировать энергопотребление модулей контроллеров мощности SCR снижает общие эксплуатационные расходы.
На рисунке 11, страница 9, показана основная потребляемая мощность при нагрузке без координации с потребляемой мощностью. Обратите внимание на то, что координация энергопотребления снижает общую потребляемую мощность. Thyro-Power Manager обеспечивает статически последовательную оптимизацию нескольких SCR. Работа dASM обеспечивает динамическую оптимизацию нескольких модулей управления питанием SCR с целью снижения нагрузки на сеть.
Способность координировать и оптимизировать энергопотребление модулей контроллеров мощности SCR снижает общие эксплуатационные расходы.
Коммуникационные возможности
Усовершенствованные модули контроллеров мощности SCR могут связываться с другими устройствами (компьютерами, ПЛК), используя дополнительные протоколы полевой шины. Эта коммуникационная возможность позволяет обеспечить тесную интеграцию в общую схему технологического управления пользователя.
Стандартные коммуникационные протоколы включают в себя следующие:
Преимущества SCR
Контроллеры мощности SCR обеспечивают несколько преимуществ по сравнению с контакторами и твердотельными реле и включают в себя:
Выводы
Использование модулей контроллеров мощности SCR в сфере электрического теплового нагрева дает несколько преимуществ по сравнению с использованием электромеханических контакторов или твердотельных реле. В частности, преимущества включают в себя:
Данные преимущества могут привести к снижению стоимости эксплуатации и общих эксплуатационных расходов.
Дополнительные преимущества могут быть реализованы с помощью таких функций SCR, как диагностика, коммуникационные возможности и оптимизированное энергопотребление для нескольких SCR.