Как выбрать дренажный насос для частного дома? Обзор и описание, характеристики и устройство Видео

Как устроен дренажный насос с поплавком в септике для грязной воды: Выбор и Принцип действия- Обзор +Видео

Устройство дренажного насоса: описание, принцип действия, +Фото. Хорошо, когда в своем доме есть автономное водоснабжение посредством скважины, искусственный или природный водоем на территории дома, бассейн и подвал для оборудования и инженерных коммуникаций – это правда очень хорошо. Но плохо, когда у вас нет дренажного насоса, который будет очищать воду от загрязнений в скважине и водоеме, насоса, который сможет отводить воду от затопленного подвала и так далее.

Для того, чтобы лучше узнать как именно работает насос, когда он нужен и как его эксплуатировать, мы и собрали всю полезную информацию.

Особенности конструкции и принцип действия

Благодаря устройству дренажного насоса вы сможете автоматизировать и с легкостью избавляться от таких проблем, как:

Удаление лишней воды после того, как выпали обильные осадки, после поднятия уровня грунтовых вод (с подвала, строительной площадки), затопления.
Откачивание грязной воды из водоема, заиленной скважины, ямы или канализации.
Орошение земли в теплицах или на небольших угодьях.
Перекачивание воды из емкости в емкость.

Практически в каждом дачном доме нужен этот насос, но все проблемы не будут решены лишь с приобретением. Помните, что вы должны еще и знать принцип действии и устройство. Это даст возможность не только правильно выбрать насос, который будет подходить для конкретных задач, но и правильно его использовать.

Устройство дренажного насоса

Эта конструкция включает в себя в упрощенном виде следующую элементную базу:

Электрический двигатель.
Крыльчатый вал. Он может находиться непосредственно на двигателе, а может отдельно, но от этого суть не меняется – элемент нужен для обеспечения движения воды внутри приборы. Его делают из нержавеющей стали.
Насосный узел, имеющий заборные патрубки. В нем вода поступает через отверстия прямо в насос. Диаметр отверстий может быть разным, так как все зависит от размера пропускаемых твердых микрочастиц.
Выключатель (поплавковый). Он нужен для предотвращения затопления и холостого вода вследствие автоматического включения/отключения (все зависит от уровня воды).
Корпус. Оболочка насоса, которая для этого изделия бытового назначения делается из пластика/стали. Это делает устройство мобильным и удобным в использовании.

Обратите внимание, при работе с твердыми частицами пластик отличается большей чувствительностью, поэтому такие приборы будут быстрее выходить из строя.

Принцип действия

Если вы знаете, какие именно конструктивные элементы входят в «состав» насоса, будет несложно разобраться, как именно работает дренажный насос. Вначале следует подключить прибор в электросеть, и при запуске первым начнет работу электрический двигатель и крыльчатый вал. Крутящиеся лопасти образуют вокруг себя разреженный воздух и давление в камере автоматически снизится. Вода начнет затекать внутрь, и благодаря действию центробежной силы будет продвигаться к отверстию выхода, а с него в трубу или отводящий шланг. А вот грязная вода будет отведена в отдельную емкость или отстойник. Данный принцип используют и для перекачивания чистой воды, но в больших объемах.

Запомните, что для хорошего движения жидкости в камере общий объем частиц (твердых) не должен превышать 10%.

Главные отличия устройства фекальных и дренажных насосов

Не менее важный момент – принцип действия фекального и дренажного прибора похож, но есть и ряд серьезных отличий. Прямое предназначение первого – это работа с твердыми частицами меньшего диаметра, где допустимый размер колеблется от 1,2 до 1,5 см, а дренажные бытовые модели могут пропускать примерно 0,5 см (в редких моделях пропускной предел 2 см).

При этом хочется отметить, что фекальные насосы показывают наилучшие результаты именно при работе в вязкой среде, но важно учесть, что при оснастке в виде специальных измельчителей устройство автоматически становится в 1,5-3 раза дороже.

Внимание! Дренажные насосы никоим образом не могут быть использованы в канализационных сетях в туалетах. Для этого подойдут ТОЛЬКО фекальные модели.

Как правильно выбрать дренажный насос

Для начала перед покупкой следует честно определить, чего вы ожидаете от насоса, а именно оценить предстоящие условия использования. От этого будут зависть диапазон, тип и основные характеристики приборы, а также конечная стоимость.

Данные, которые следует оценить перед покупкой:

Объем предстоящих работ.
Качественные показатели воды – размер твердых частиц, процент загрязнения, уровень вязкости.
Температура перекачиваемой жидкости. Немаловажный показатель, так как в процессе работы перекачиваемая жидкость охлаждает насос при работе. Не советуем использовать оборудование в условиях, где температуре будет выше +42 градусов.
Возможности при установке прибора.

Погружной дренажный насос или поверхностный – какой лучше?

После рассмотрения устройства дренажного насоса следует выбрать, какой тип лучше. Идеальный вариант для частного дома – это погружной насос. Его корпус помещают под водой, и это дает возможность откачивать жидкость с большой глубины. Вертикальные модели могут быть помещены на глубине от 6 до 8 метров, а горизонтальные на глубину (!) до 100 метров! Учтите, что таким приборам нужна хорошая герметизация, но время от времени нужно поднимать прибор для очищения, что не каждый раз может быть удобно. Для регулярного использования в любое время года это отличный выбор.

Поверхностный насос в идеале подходит для редкого использования примерно раз в сезон, к примеру, летом на даче. Он не может быть погружен в жидкость, и его устанавливают на поверхности, поэтому никакой особой герметизации на нем нет. Любые виды осадков или даже туман может вывести из строя устройство. Еще один существенный недостаток – нет возможности использовать на большой глубине. Шланг следует опускать в воду на глубину не больше 7-ми метров. Но преимущество в том, что такие насосы можно использовать в труднодоступных местах.

Выбираем только лучшее – ТОП-5 зарекомендовавших себя фирм

В этом рейтинге вы найдете и дорогие устройства, и достаточно недорогие модели. Давайте посмотрим, какие производители смогли зарекомендовать себя и создали лучшие устройство дренажного насоса.

Реdrоllо (Италия)

Этот производитель впервые заявил о себе еще в 70-х годах ХХ века. Компания смогла быстро завоевать популярность благодаря производству продукции высокого качества, которое еще и отлично сочетается с приятной ценой. На сегодняшний день Педролло является лидером при изготовлении насосов любого вида. Вас порадует широкая линейка дренажных приборов. Отдельно хочется выделить востребованную серию ТОР.

Эти погружные устройства имеют открытое рабочее колесо центробежного типа. Их разрабатывали для функционирования при подъеме и заборе жидкостей, в которых отсутствуют абразивные вещества, в автоматическом режиме. В этой серии насосов корпус делают из технического полимера, который вдобавок усиливают стекловолокном, и это в свою очередь повышает ударопрочность. Всасывающая решетка и рабочее колесо тоже сделано из технического полимера.

Благодаря уникальной защите и ударопрочности насос может работать в разных агрессивных средах и перекачивать и воду, и химические реагенты. Устройство также может быть использовано для откачки фекальных стоков и грязной жидкости, в которых твердые частица не будут более 2 см.

Модель создана для постоянного использования, может работать в режиме неполного погружения, имеет маячок для аварийного отключения. Это мощный насос, который очень простой в эксплуатации. Его покупают для удаления воды из бассейнов, гаражей и подвалов. Можно применять даже для полива земли на дачном участке и беспрерывной работы небольшого в объеме фонтана.

Джилекс (Россия)

Это наш, отечественный производитель, который стал поставлять свою продукцию в тяжелые 90-е годы ХХ века. Несмотря на практически полное отсутствие нормальных зарплат в то время, продукция обрела популярность. Отчасти это обусловлено тем, что устройство дренажного насоса джилекс было адаптировано к условиям эксплуатации в России.

Например, модели от Джилекс не сильно чувствительны к частым перепадам напряжения. Помимо этого, они имеют отличное качество, но стоимость куда ниже, чем у заграничных аналогов. Еще к достоинствам отнесем то, что по всей стране хорошо функционирует сеть обслуживающих центров Джилекс, которая гарантирует, что у вас не будет проблем с запасными частями и ремонтом. Все модели представлены единой линейкой, которая называется Дренажник.

Это устройства погружного типа отличаются по мощности, имеют пластиковый корпус (иногда из нержавеющей стали). Они могут отлично работать в условиях, где размер загрязнений колеблется от 0,5 до 4 см.

Сами по себе приборы экономичные и обладают приличны сроком эксплуатации. Самая востребованная модель компании Джилекс – Дренажник 200/10ф. Он обладает мощным насосом, допустимая глубина погружения которого 8 м. Еще модель достаточно экономична, так как номинальная мощность всего 0,88 кВт. К бонусам отнесем то, что у этой модели еще есть поплавковый выключатель, а его работу можно отрегулировать.

Отметим и то, что эта модель оснащена очень прочным пластиковым корпусом и системой защиты от перегрева. К достоинствам аппарата отнесем еще и возможность длительного использования без перерыва даже при неполном погружении. Его можно использовать, чтобы осушать колодцы, канализационные отстойники, водоемы и проч. Учитывая все плюсы устройства, его стоимость более, чем приятная.

Керхер (Германия)

Не раз проверенный временем германский производитель Керхер производит и создает уникальные устройства дренажных насосов, которые являются долговечными и надежными. Они замечательно подходят для перекачивания огромных объемов, так как в некоторых моделях мощность равна 18 000 л/час.

Специальная серия Dirt была разработана, чтобы откачивать грязную воду, где размеры примесей не должны быть больше 3 см. это отличные насосы, которые предназначены для работы в затопленных помещениях вроде подвала или погреба, а также для прудов.

Чтобы перекачивать слегка загрязненную или даже чистую воду, используйте приборы из серии Flat. Эти насосы можно устанавливать в дренажных колодцах или бассейне. Особенность заключается в том, что откачивают почти насухо, иногда могут оставлять слой жидкости не больше 0.1 см. все это доступно благодаря тому, что в таких насосах есть датчик уровня со специальным адаптивным алгоритмом.

Это дает возможность почти сразу же реагировать на контакт с водой и подстраиваться под условия работы, которые постоянно меняются. Лучший по мнению покупателей насос Керхер SDР 9500. Это очень модное устройство для перекачивания загрязненной жидкости с размерами твердых частиц не больше 2 см. имеет поплавковый выключатель и сальник из керамики и гранита, что увеличивает срок эксплуатации на 30%.

PRORAB

А вот «Прораб» появился на строительном рынке относительно недавно. Эта компания занимается продажей инструментов и оборудования под своим брендом. Насосы этой фирмы приятно выделяются своим соотношением «цена-качество». В линейке насосов есть четыре модели, наиболее популярной из которых является Прорав 8620 РР, которая имеет небольшую цену и отличные характеристики.

Устройство отлично справляется с жидкостями любой степени загрязнения, но фракции не должны быть больше 3,5 см в диаметре. Еще оно имеет поплавковый выключатель. Насос можно опускать в жидкость, но допустимая глубина в этом случае не больше 5-ти метров. Производительность завидная – 12 000 л/час. При всем это насос достаточно компактный. Его можно использовать для работы в колодце или пруду.

Эти насосы выпускают Московский насосный завод. В линейке устройств есть и бытовые, и профессиональные модели. В насосах есть встроенные герметично закрытые электрические двигатели, которые используют для перекачки жидкостей с плотностью до 1110 кг/м 3 . Примеси, а точнее их допустимый размер – 0,5 см. Это один из тех приборов, который можно использовать при температуре жидкости до +60 градусов, и из-за этого имеет маркировку «Т».

В этой линейке востребованный экземпляр – насос модели 10-10. Это погружной дренажный насос с электрическим двигателем мощностью в 1100 Вт. У устройства напор равен 12 метрам, а подача жидкости 18. Эти характеристики дают возможность использовать насос для откачивания глинистых и песчаных вод из котлованов и траншей, а также для затопленных цокольных этажей большой площади.

Заключение

Теперь, когда вы знаете все об устройстве дренажного насоса, можно со спокойной душой идти в магазин и выбирать ту модель, которая действительно вам подходит. Если вы не до конца уверены в том, что следует брать, вы всегда можете проконсультироваться у продавца в магазине или у специалиста.

Дренажный насос: принцип действия, устройство и особенности эксплуатации

В подвальных помещениях многоквартирных и частных домах после обильных дождей, прорыва водопроводной системы или во время паводка скапливается вода. В результате там формируется антисанитарная обстановка. Влага также негативно влияет на фундамент здания, способствуя его разрушению. Избежать подобных последствий и предотвратить разлив воды можно с помощью дренажного насоса. Его используют не только в подвалах, но и в колодцах, бассейнах и на других затопленных участках.

Дренажный насос: что это такое?

Дренажный насос представляет собой устройство, которым можно откачивать большие объемы воды. Он функционален и подходит для использования в различных условиях. Единственным условием, ограничивающим сферу применения устройства, является объем примесей в воде. Он должен быть менее 10%. Несоблюдение этого требования приведет к поломке насоса.
Устройство поднимает воду на небольшое расстояние. Это обусловлено тем, что функционал дренажного насоса не позволяет создать большое давление. Особенность устройства этого типа заключается в том, что его ремонт – достаточно трудоемкая процедура. Самостоятельно устранить неисправности в работе дренажного насоса удается редко.
Устройство имеет широкую сферу применения. Так, дренажным насосом откачивают или отводят фекальные стоки в многоэтажных зданиях. Для этих целей выпускают особые модели устройства. Принцип работы у дренажного и фекального насоса один. Однако между этими видами устройства есть одно отличие.
Дренажный насос нормально работает с примесями, диаметр которых составляет 12 мм. В случае с устройствами, используемыми при работе с канализационными стоками, посторонние частицы в диаметре могут достигать 120 мм. Внутри таких насосов часто дополнительно устанавливаются режущие ножи. Они измельчают примеси, благодаря чему не забиваются шланги. В то же время фекальные насосы качают жидкости, в которых практически нет примесей и взвесей.

Дренажные насосы: какие они бывают?

В зависимости от особенностей работы дренажные насосы могут быть, например, погружными. В процессе эксплуатации они находятся в воде. Такой насос используют для того, чтобы поднять жидкость на значительную высоту. Это возможно благодаря большой мощности устройства. Компактность и бесшумность – вот основные преимущества такого дренажного насоса. Глубина его погружения достигает 50 м.
Однако у этого вида есть и недостатки. Погружные насосы с трудом поддаются ремонту. Это объясняется тем, что вскрыть корпус устройства достаточно сложно, как и найти причину его поломки. Чтобы устранить неисправность, приходится доставать устройство из воды, а это достаточно трудоемкий процесс, осуществить который может только опытный специалист.
Погружной дренажный насос по принципу работы похож на наружный насос. Хотя в их функционировании есть одно отличие. Оно заключается в том, что погружной насос сам всасывает жидкость. В устройстве наружного типа этот процесс осуществляется через шланг. Для всасывания воды днище погружного насоса оснащено специальными отверстиями, после которых внутри конструкции расположены сетчатые фильтры. Они обеспечивают импеллеру надежную защиту от крупных примесей и камней.
Еще одним преимуществом погружного насоса является то, что его не нужно включать. Он начинает свою работу, когда стоки достигают определенного уровня. При использовании важно качественно изолировать насос от жидкости, чтобы предотвратить возможное замыкание. Его можно использовать не только в бытовых, но и в промышленных целях.

Погружной насос также классифицируется на следующие типы:

вертикальный – максимальная глубина погружения составляет 7 м;
горизонтальный – глубина погружения составляет более 100 м.

Погружной насос очень удобен в эксплуатации, так как не нуждается в системе охлаждения. Через него проходит жидкость, и за счет этого теряется лишняя тепловая энергия. Устройство используется при любой температуре. Даже сильные морозы не помешают его работе. Главное, правильно установить насос. В процессе монтажа часто возникают проблемы, так как устройство надо спускать на большую глубину.
Подтипом устройства погружного типа является полупогружной насос. Его рабочая часть полностью оказывается в воде, а над ней остается двигатель. Устройство не подходит для откачивания жидкости, которая содержит частицы крупного размера.
Дренажные насосы бывают также поверхностными.
Устройства этого вида устанавливается в колодцах и скважинах. Поверхностный насос не погружается в жидкость. Вода поступает в него через длинный шланг. Насос подходит для применения в условиях, когда жидкость находится на небольшой глубине. Чаще всего устройство используется для откачки грунтовых вод.
Легкость монтажа и демонтажа поверхностного насоса является одним из главных его преимуществ. Осуществлять техническое обслуживание устройства также удобно. Основные элементы конструкции время от времени должны прочищаться и смазываться. Это позволит предотвратить поломки устройства и увеличить срок его эксплуатации.
У всех видов насосов есть специальный поплавок. С помощью этой детали отслеживается уровень жидкости. Когда он достигает критической отметки, насос начинает откачивать воду. Устройство при необходимости легко транспортируется с места на место. Высокая мобильность и компактность является одним из его преимуществ.
По функциональности поверхностный насос уступает погружному. Однако при этом они потребляют одинаковое количество электроэнергии. Поверхностный насос нельзя использовать для откачки воды с большой глубины, что существенно ограничивает сферу его применения. Еще один недостаток устройства заключается в том, что оно быстро нагревается и сильно шумит в процессе работы. Срок эксплуатации поверхностного насоса существенно меньше, чем у погружного.

Конструкция дренажного насоса

Основным элементом в конструкции насоса является его электродвигатель. От его мощность зависит объем воды, который может перекачиваться в единицу времени. Электродвигатель начинает работать, как только устройство подключается к источнику электроэнергии, в качестве которого часто выступает бензиновый генератор.
Одновременно с электродвигателем начинается работа вала с крольчаткой. Вначале вода попадает внутрь насоса, а затем выходит через шланг наружу. Ее перемещение внутри осуществляется за счет действия центробежной силы.
Еще одним важным элементом конструкции является поплавок. Он обеспечивает автоматическое отключение и включение устройства. Если бы не было поплавка, пользователю пришлось бы постоянно наблюдать за процессом перекачивания жидкости. Ведь если насос окажется полностью в воде или же будет работать, когда вода в резервуаре уже закончится, это может стать причиной поломки.
Попадание внутрь конструкции крупных частиц или камней также приводит к выходу из строя насоса. Чтобы предотвратить это, следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками и особенностями конструкции. В руководстве пользователя есть информацию о том, наличие каких примесей допустимо. Если устройство не рассчитано на перекачивание воды, в которой встречаются крупные частицы, то оно не подойдет для работы с загрязненной жидкостью.

Принцип действия дренажного насоса

Понять, как действует дренажный насос, может каждый. Устройство откачивает воду, которая отводится в специально предназначенное для этого очистное сооружение. Сложность монтажа напрямую зависит от глубин погружения насоса. Модели, находящиеся у поверхности, установить проще всего.
В некоторых случаях функционирование устройства ограничено, так как вода, которую оно откачивает, имеет высокую температуру. Вследствие этого насос нагревается, что осложняет его работу. Производители дренажных насосов в инструкции обычно указывают максимальную температуру, при которых может функционировать каждая модель. Некоторые устройства разрабатываются специально для применения в особых условиях. Например, для работы при высокой температуре (более 50 градусов).

Преимущества по сравнению с другими насосами

Доступная цена

(При относительно невысокой стоимости дренажный насос обладает достаточно большой мощностью. В час некоторые модели способны перекачивать до 8 куб. м жидкости. Напор насоса составляет около 7 м. Такие технические характеристики позволяют применять устройства в быту. Например, с помощью дренажного насоса можно легко и быстро заменить воду в домашнем бассейне.)

Простота и удобство в эксплуатации

(Поверхностные насосы легко монтировать и демонтировать. Устройства погружного типа требуют больше времени при установке, однако с ними реально справиться без посторонней помощи. Дренажный насос работает бесшумно и имеет небольшой вес. Компактные размеры позволяют быстро перемещать устройство с одного места на другое.)

Длительный срок эксплуатации.

(Дренажные насосы очень надежны. Они обладают простой конструкцией, детали которой при соблюдении правил эксплуатации редко выходят из строя. Если уровень откачиваемой жидкости достигнет определенного значения, дренажный насос автоматически отключится. Эта функция позволяет продлить срок эксплуатации устройства, предотвратить поломку двигателя и сэкономить электроэнергию.)

Применение дренажного насоса в быту

Чтобы начать использовать дренажный насос, необходимо подвесить его за рукоятку. Если устройство устанавливается на ровную поверхность, например, на дно водоема, необходимо использовать подставку. Она позволит предотвратить попадание в рабочее колесо грунта. Песок со дна водоема также негативно влияет на работу устройства, сокращая срок его эксплуатации.
У основания насоса размещена специальная решетка. Через нее в устройство закачивается вода. Размер отверстий в решетке определяет, насколько крупными могут быть частицы примесей, находящиеся в жидкости. После запуска устройства нужно постоянно контролировать температуру откачиваемой воды. Она должна быть менее 40 градусов. Бытовые дренажные насосы подключаются к источнику электроэнергии с напряжением в 220 Вт. Чтобы устройство работало дольше, не следует применять его для работы с жидкостями, которые содержат более 10% примесей.
Функциональные возможности дренажного насоса ограничиваются необходимостью подключения к источнику электроэнергии. Чтобы сделать устройство более мобильным, можно воспользоваться бензиновым генератором.

Где используется дренажный насос?

В промышленности

(Для работы на крупных предприятиях необходимые самые мощные модели. С их помощью откачивают промышленные стоки и дождевую воду. Насосы на заводах являются частью аварийной системы. Устройства для промышленного использования отличаются высокой надежностью и износостойкостью. Эти характеристики наряду с экономичностью являются основными при выборе конкретной модели.

(Осушение котлованов на стройплощадках осуществляется с помощью дренажного насоса. Устройство, как и при его использовании на промышленных предприятиях, должно быть достаточно мощным и надежным.)

(Невысокая стоимость и отличные эксплуатационные характеристики позволяют применять дренажный насос в различных целях в быту. Устройство станет незаменимым помощником для владельцев приусадебных участков. Дренажный насос позволяет решить проблему с подтоплением подвала и погреба. Те, у кого есть бассейн, точно оценят преимущества устройства. Менять воду в резервуаре с дренажным насосом будет проще и быстрее. В процессе его работы не нужно находиться постоянно рядом. Насос отключается автоматически. Устройство также может использоваться для полива культур на приусадебном участке.)

Выбираем дренажный насос: самые важные моменты

Прежде чем покупать дренажный насос, следует определиться, в каких условиях он будет использоваться. Чтобы оборудование работало нормально, нужно соблюдать требования, которые устанавливает производитель, к примесям, присутствующим в жидкостях. Так, большинство моделей выходят из строя, если применять их для работы с жидкостями, в которых содержатся крупные частицы.
Для определения мощности насоса потребуется знать объем воды, которую нужно будет откачать за фиксированный отрезок времени. Устройства с напором в 7 м поднимает воду в вертикальном направлении на 7 м, а в горизонтальном – на 70 м.

Материал корпуса – это еще один важный критерий, который следует учитывать. При производстве промышленных моделей используют чугун. Это прочный и износостойкий материал, который обеспечивает устройству длительный срок службы. Однако изделия из чугуна получаются тяжелыми, и их трудно транспортировать.

В продаже представлены бытовые насосы из различных видов пластика, например, полипропилена или армированного полиамида. Эти недорогие материалы позволяют получить бюджетные устройства. Они подойдут для использования в быту.

Единственным недостатком таких моделей является то, что они недолговечны и быстро выходят из строя. Устранить неисправности в этих устройствах невозможно. По этой причине лучше не экономить, а приобрести более надежную модель. Ее корпус должен быть выполнен из прочного пластика, а механизм – из нержавеющей стали. Эта модель будет устойчива к коррозии и сможет долго работать даже под воздействием факторов внешней среды.

Все эти характеристики указаны в описании устройства. Например, дренажный насос Unipump Inoxvort-400 sw подходит для перекачивания воды, допустимый размер твердых частиц в которой может достигать 35 мм. Уровень воды в нем контролируется с помощью поплавка. В минуту этот насос способен перекачивать 130 л воды. Его можно погружать максимум на 8 метров под землю. Напор по вертикали составляет 6 м. У насоса Unipump Inoxvort-400 sw длина сетевого шнура 10 м, поэтому его удобно использовать, даже если в непосредственной близости нет источника электропитания. Корпус выполнен из нержавеющей стали, что обеспечивает устройству длительный срок службы.

Устройство дренажного насоса позволяет использовать его в разных сферах. Главное, выбрать качественную модель. Она должна быть выполнена из прочных и износостойких материалов, обладать достаточной мощностью. Наиболее практичными считаются чугунные модели. Корпус некоторых насосов также изготавливают из современных видов пластика. Он менее надежен, чем у чугунных конструкций, но по своим характеристикам отлично подходит для бытовых устройств.

Вид насоса следует подбирать из целей, для которых оно будет использоваться. У погружных и поверхностных моделей есть свои преимущества и недостатки. После приобретения нужно правильно осуществить монтаж и можно использовать устройство. Чтобы продлить его срок службы, следует соблюдать все рекомендации производителя по эксплуатации насоса.

Выбираем и подключаем дренажный насос: рекомендации специалистов

Следуя рекомендациям нашего портала, многие загородные домовладельцы уже смонтировали дренажную систему на участке и знают, как отвести воду из цокольного этажа. Продолжаем цикл статей посвящённых дренажу. В прошлый раз мы объясняли нюансы установки дренажного колодца, сегодня мы расскажем, как правильно выбрать дренажный насос.

Из нашего материала вы узнаете:

Для чего нужен дренажный насос.
Чем он отличается от фекального.
Какие бывают типы дренажных насосов.
Как рассчитать необходимую величину напора.
Каким шлангом подключить.

Для чего нужен дренажный насос

Владельцы загородных участков часто сталкиваются с необходимостью водоотведения. Эта проблема обычно усугубляется в весенний период – время обильного снеготаяния. Избыток воды приводит к подтоплению участка, канав, подвалов и губительно действует на корневую систему многих растений. В этой ситуации на помощь приходит дренажный насос — оборудование, предназначенное для откачки загрязнённой воды и стоков. С помощью «дренажника» можно осушить затопленный ливнями котлован, вырытый под фундамент, «скинуть» избыток воды за территорию участка, спасти от затопления погреб, ликвидировать последствия прорыва трубопровода в цокольном этаже.

Причём, как показывает опыт наших пользователей, устройство выручит даже в том случае, если на участке ещё не смонтирована полноценная дренажная система.

«Дренажник» мне понадобился, чтобы откачать воду с участка и откачки колодца глубиной в 5 метров. Насос выбрал самый обычный — без «наворотов». При его покупке руководствовался принципом: цена-качество. Предвидя вопрос, почему я решил откачивать воду насосоам, а не обустроить полноценную дренажную систему на участке и, тем самым, спасти его от подтопления, отвечу: делать что-то тяп-ляп – себе дороже. Я сделал проект дренажа и рассчитал, что смета превысит 150 тыс. руб. Пока отложил его строительство «на потом», а делать, как все — «бюджетный» дренаж — зарывать деньги в землю. Не хочу его переделывать через 2-3 года.

Руководствуясь данными принципами, Barav решил в качестве временной меры, до запуска полноценного дренажа, отвести воду дренажным насосом. Для этого он, дополнительно приобрёл шланг длиной 25 метров, сечением 1 дюйм и армированный жёсткий шланг длиной 6 метров, сечением в 1 ½ дюйма. По словам нашего пользователя, ему пришлось повозиться с присоединением шланга, т.к. шланг не налезал на штуцер. В итоге Baravу удалось смонтировать систему длиной 31 метр, которой он решил откачивать воду.

Он бросил «дренажник» в самое глубокое место с водой на участке и включил его. Результат работы виден на следующих фото.

Затопленный участок

Работающий дренажный насос

Результат работы

Насос я «гонял» по полной программе. Откачивал им всё — и дренажный колодец, и соседский подвал, и стоки с кухни. Он «пахал» по 5-8 часов в день всё лето и осень. Причём, он работал настолько бесшумно, что я иногда подходил и проверял, не выключился ли он.

В общей сложности дренажник проработал 7 месяцев. Это примерно 800 часов и перекачал за это время около 8000000 л воды, причём прибору пришлось откачивать из приямка даже смесь воды и глины с песком.

Я эксплуатировал насос в самых жёстких условиях, в очень грязной воде, даже с «сухим ходом», что вызвало его поломку. «Вскрытие» показало, что двигатель залит водой, которая попала туда из-за того, что было засорено отверстие для выхода воздуха (оно находится под креплением поплавка), которое надо было периодически прочищать.

Несмотря на такой финал, наш пользователь решил купить новый «дренажник», но теперь — строго придерживаться правил его эксплуатации.

Базовые принципы выбора дренажного насоса

Мы знаем, что дренажный насос предназначен для откачки загрязнённой воды из канав, приямков, дренажных колодцев, подвалов и т.д. Казалось бы, теперь остаётся только пойти в строительный магазин и купить его. Именно здесь кроется несколько «подводных камней», о которых следует знать заранее. Первый из них — рынок предлагает огромный выбор дренажного оборудования. Чтобы выбрать устройство, которое нужено именно вам, необходимо сузить критерии поиска. Для этого требуется ответить на следующие вопросы.

Чем отличается дренажный насос от фекального

Действительно: и дренажный, и фекальный предназначены для откачки грязной воды и стоков. Т.е. — жидкостей, содержащих различные включения. Так почему бы не откачать одним и септик, и приямок в котловане под фундамент. Не всё так просто. От состава стоков, их температуры, химического состава зависит предназначение насоса. Рассмотрим этот аспект более подробно.

Дренажные насосы предназначены для откачки стоков, содержащих твёрдые примеси (включения) определённого размера — обычно от 5 до 40 и более миллиметров. Допустимый размер твёрдых частиц, которые может пропустить через механизм, прописан в инструкции. Чтобы защитить механизм от попадания крупных твёрдых предметов — камней, гравия и т.д., размером, свыше установленного конструкцией, всасывающую часть устройства защищают металлической сеткой.

Фекальный насос (если он снабжён ножами-измельчителями, предназначенными только для перемалывания органического мусора и волокнистых включений) используется для перекачки воды, не содержащей твёрдых взвесей, т.к. у него нет фильтра, задерживающего подобные включения.

Большая часть дренажных насосов предназначена для перекачки воды с температурой, не превышающей 35-40°C. Поэтому, если прибор нужен для откачки горячих стоков (из кухни, ванны, бани, посудомоечной машины), или требуется осушить подвал, залитый горячей водой из-за прорыва горячей системы водоснабжения, необходимо выбирать «дренажник», предназначенный для работы в подобных «жёстких» условиях. Т.е. с температурой, допускающей его работу при 70°C и выше градусов.

Важно учесть химические параметры откачиваемой воды. Если насос будет работать в агрессивной среде, к материалам, из которого он изготовлен, предъявляются повышенные коррозиестойкие требования. Также есть дренажно-фекальные устройства, предназначенные как для откачки фекальных, так и сточных вод, содержащих твёрдые включения.

Поэтому перед покупкой сначала внимательно читаем инструкцию – для чего, в какой воде и какие включения (размер частиц) прибор может перекачивать.

Помним, что погружные насосы, созданные для работы в чистой воде (для подачи воды из колодца), не предназначены для работы с грязными сточными водами.

Какие бывают типы дренажных насосов

Для упрощения выбора их можно условно разделить на 2 группы:

Работающие на поверхности.
Погружные.

Из названий понятно, где работает «дренажник». Поверхностный ставится рядом с местом откачки воды. Затем на дно колодца или сливной ямы опускается шланг, через который происходит откачивание отходов. Устройство работает в автоматическом режиме. При повышении уровня жидкости до определённого значения, за счёт поплавка (поднимающегося вместе с жидкостью) насос включается и начинает откачивать воду. Но большее распространение получили погружные устройства, как наиболее удобные в применении. Они полностью опускаются в перекачиваемую жидкость. В отличие от поверхностного «дренажника», такой насос не боится осадков и влаги, а значит, лучше приспособлен для работы на участке и не подвержен влиянию негативных атмосферных явлений.

При установке насоса следим за тем, чтобы поплавок имел т.н. свободный «рабочий ход». Не цеплялся за стенки колодца, ветки, края приямка и т.д. Ещё одна важная характеристика «дренажника» — это уровень опорожнения (он прописывается в инструкции). Т.е. какой уровень воды может остаться на дне ёмкости, после чего насос прекратит её откачивать. Эта величина может составлять ≈ 20-50 мм. Устройство с такими параметрами может быть востребован при необходимости осушения небольших затопленных помещений и ёмкостей почти «насухо». Воткачиваемой воде не должно присутствовать крупных абразивных частиц.

Какие основные критерии выбора дренажного насоса

При выборе «дренажника» нужно обратить внимание на две основные характеристики:

Производительность л/мин или м³/час. Т.е. количество жидкости, перекачиваемое за определённое время.
Напор. Эта величина показывает, на какую высоту (разница высот между местом установки и точкой сброса) могут быть откачаны сточные воды. Этот параметр влияет на возможность перекачать стоки на определённое расстояние.

Рассмотрим второй параметр более подробно.

Хочу купить дренажный насос. Он мне нужен, чтобы откачивать воду из бассейна. Высота бассейна – около 1 метра. Стал изучать технические характеристики приглянувшегося мне насоса и увидел такой параметр: максимальный напор — 14 метров. Хочу понять, что означает этот параметр, и на какое расстояние прибор сможет отвести воду.

Это параметр показывает, на какую высоту поднимет насос воду. Также учитываем потери напора при преодолении гидравлического сопротивления трубопровода.

Отсюда: нам для расчёта надо перевести вертикаль в горизонталь. Приблизительно соотношение потери напора по горизонтали будет равно 1:10. Т.е. 1 метр напора по вертикали равен 10 м по горизонтали.

Этот коэффициент = 0.1. Исходя из этих данных, решаем следующую задачу:

«Дренажник» установили в колодце на глубине 5 метров, длина трубы для отвода стоков – 20 метров, далее вода попадёт в канаву. Минимальный напор равен: 5 + (20 * 0.1) = 7 м. Нам нужен насос с напором не менее 7 метров. Для «страховки» и получения гарантированного давления на выходе из трубы можно прибавить к полученной цифре ещё 3 м. Т.е. — насос с напором в 14 м, это ≈ 140 м по горизонту.

Также важно выбрать шланг подходящего диаметра, т.к. занизив его сечение, мы «придушим» насос, присоединив к нему шлаг в ¾.

Если сроки откачки «не горят», то можно поставить шланг в три четверти ¾ (≈ 19 мм), если откачать воду нужно быстро, то дюйм с четвертью 1 ¼ (≈ 32мм).

Если нужно быстро откачивать воду, то не экономьте на параметрах (мощности) и задумайтесь о трубопроводе большего диаметра.

Совет: если нужно подключить дренажник временно – мобильно, можно воспользоваться резиновым армированным шлангом. При стационарном, постоянном подключении, можно воспользоваться трубами ПНД 40 мм.

В нашей статье подробно рассказывается об особенностях монтажа ПНД труб.

В итоге я купил насос с максимальным напором в 9 м и макс. производительностью 12 м³/час. К нему подходят шланги от 1 дюйма и выше. Взял шланг диаметром 32 мм и длиной 25 метров. Опустил насос в бассейн на 14 м³. Качает хорошо, но шланг тяжело таскать. Тогда я оставил дюймовый шланг на 3 метра (та часть, что идёт от насоса), а к нему, через тройник, присоединил шланг на ¾ на 20 метров.

Переходник нашему пользователю потребовался, чтобы сделать ещё один отвод на ¾. На слив бассейна и на полив деревьев (шлангом на ¾) ушло ≈ 3.5 – 4 часа. Если бы откачка велась через шланг в 1 дюйм, то, по словам нашего пользователя, бассейн опорожнился бы за 1.5 часа.

В нашем видеоролике рассказывается о том, как построить подвал при высоком УГВ, вы также можете посмотреть все нюансы устройства дренажной системы.

Где пригодится дренажный насос и как его выбрать?

Содержание:

1. Самыми типичными для них являются следующие способы применения:
2. Устройство
3. Приступаем к выбору
1. 3.1. Что Вы будете перекачивать с помощью насоса?
2. 3.2. Какой максимально допустимый размер твердых частиц, находящихся в перекачиваемой воде?
3. 3.3. Основными характеристиками, которые нужно учесть при выборе, являются производительность и напор.
4. Фантастически широкое применение
5. Что значит покупка дренажного насоса?

Довольно часто на дачном участке, да и не только на нем, возникают ситуации, когда необходимо быстро откачать воду, причем она не всегда отличается особой чистотой. Логично, что для этого потребуется насос, обладающий высокой производительностью и способный перекачивать жидкость разной степени загрязнения. Именно такими являются дренажные модели.

Самыми типичными для них являются следующие способы применения:

Устройство дренажной системы на приусадебном участке.
Осушение затопленных помещений.
Перекачивание воды из емкостей и резервуаров.
Устранение последствий аварий коммунальных, водопроводных и канализационных сетей.
Контроль уровня грунтовых вод.
Забор жидкости из поверхностных источников для полива и орошения.

Это далеко не полный перечень того, где может пригодиться такое оборудование. Что предпочесть? Рассмотрим это подробнее, но для начала узнаем, что же собой представляет такое оборудование.

Устройство

Как правило, это довольно компактный агрегат небольших размеров. Его удобно и легко переносить. Корпус его изготавливается из нержавеющей стали или высокопрочного пластика. Следует оговориться, что есть модели для бытового, такие как Speroni TS 300/S, так и профессионального применения, например, Speroni Cutty 250/N-T . Последние отличаются более внушительными габаритами и весом. Изготавливаются они, обычно, из чугуна или различных сплавов.

В бытовых моделях в качестве внутреннего всасывающего механизма применяется центробежный насос. Он позволяет развивать наибольшую производительность и отличается хорошей устойчивостью к абразиву в перекачиваемой воде.

Обычно он имеет довольно широкую рабочую камеру. Это сделано, чтобы крупные частицы, растворенные в воде, могли с легкостью проходить через нее. Центробежные колеса в них также зачастую изготавливаются из стали или специального пластика.

«Дренажники» устанавливаются на дно, поэтому всасывающие отверстия их расположены в нижней части корпуса. Есть и способные выкачивать воду до уровня в 5 мм, например, Karcher SDP 18000 Level Sensor.

Все современные модели снабжаются поплавковым выключателем. Это устройство защищает от «сухого хода», и предотвращает поломку. Выбирая насос, обязательно проверьте, чтобы он был им оснащен. Мы же используем агрегат для осушения, и рано или поздно вода заканчивается, и он должен остановиться. Запуск или отключение регулируется барореле, которое находится в поплавке и срабатывает в зависимости от уровня воды относительно поплавка.

Такой выключатель удобен, когда насосное оборудование выполняет функцию своеобразного стационарного «сторожа». Например, если Ваш подвал периодически затапливается, то просто можно установить в него такой агрегат. При появлении определенного количества воды в помещении будет самостоятельно срабатывать выключатель, и начнется выкачивание воды. И так же автоматически произойдет отключение по завершении работ. Это очень удобно, так как в этом случае можно не бояться сильного затопления даже в Ваше отсутствие.

Но озаботиться приобретением насоса, как вы сами понимаете, необходимо заранее. Еще до того, как подвал будет затоплен. Это существенно снизит ущерб, наносимый водной стихией. Для этих целей мы бы посоветовали Вам приобрести Metabo PS 15000 S или ЗУБР ЗНПГ-550. Эти модели вы можете найти в нашем магазине.

Также многие дренажные насосы снабжаются термореле, которое защищает от перегрева. При критическом уровне температуры оно срабатывает и автоматически выключает агрегат, уберегая обмотки двигателя от сгорания.

Приступаем к выбору

Что Вы будете перекачивать с помощью насоса?

Будет ли это питьевая вода, дождевая или из котлована с песком, камнями и мусором. В зависимости от этого выбираем модель для чистой или грязной воды, например, Karcher SCP 9000 или Elpumps CT4274.

В первом случае в перекачиваемой воде допустима концентрация твердых частиц до 100 мг/м3, во втором – до 200 мг/м3. Несоблюдение этих ограничений приведет к быстрой поломке агрегата, так как это значительно ускоряет степень износа его внутренних частей под действием абразива.

Какой максимально допустимый размер твердых частиц, находящихся в перекачиваемой воде?

Для каждой модели он будет свой. Для одних составляет 10 мм, как в Marina-Speroni TS 800/S, а для других все 30 мм, например, Elpumps BT6877K INOX.

Поэтому, например, если Вы планируете осушить ров или погреб, где могут попасться крупные камешки, ветки, щепки, мелкий мусор, то лучше подобрать насос, способный пропускать через себя крупные элементы. Обычно они имеют сетчатые фильтры, которые препятствую попаданию внутрь их слишком больших частиц.

Также следует обратить внимание на температуру перекачиваемой жидкости и ее химический состав. Чаще всего нагрев должен быть не больше +40оС. Превышение этой нормы, а также наличие в жидкости агрессивных химических примесей крайне губительно сказываются на состоянии насосного оборудования. Поэтому рекомендуем внимательно оценить этот фактор.

Основными характеристиками, которые нужно учесть при выборе, являются производительность и напор.

В среднем бытовые «дренажники» перекачивают 130 – 180 л/мин. Просто необходимо соотнести объем воды, которую надо перекачать, со временем, которое вы хотите на это затратить. Чем выше производительность, тем быстрее Вы сможете выкачать определенное количество жидкости. Например, подпол осушить в частном доме можно и с Al-ko Drain 8001, а для организации дренажной системы, да еще с обилием грунтовых вод, лучше предпочесть такие модели как Speroni TF 1000/S.

Что касается напора, он небольшой, в среднем около 10 м, при глубине забора не более двух. Но не следует забывать о соотношении вертикального и горизонтального напора 1:10. То есть, если выбранная модель обладает напором 7 м, то она может перекачать ее на расстояние до 70 м. Конечно, эти показатели – приблизительные, приводятся для идеальных условий испытательных лабораторий. В реальности нужно учитывать, что они будут несколько меньше.

Фантастически широкое применение

В первую очередь насос используется для организации хорошо спланированного дренажа, вернее, целой дренажной системы на вашем приусадебном участке.

Выглядит это примерно так. В самой нижней точке территории делается небольшое углубление. Обычно оно бетонируется или заливается цементом и в него устанавливается такой насос. По всей площади участка организуется сеть сточных желобов или канав, которые замыкаются на этом углублении. Избытки воды на участке по этим путям собираются в общий накопитель, а оттуда принудительно сливаются на значительном удалении от осушаемой территории.

Другой вариант, при котором не обойтись без подобного агрегата, это проведение мелиоративных работ. Например, часть вашего участка занята небольшим прудом, а у Вас есть желание пустить эту площадь под посадку. В таком случае оправдано приобретение мощного дренажного насоса, способного перекачивать большое количество воды с достаточно крупным допустимым диаметром твердых частиц. А оставшиеся после озера ил и водоросли, кстати, будут отличнейшим удобрением.

Дренажный насос может быть единственным возможным вариантом доставки воды для полива и орошения, если рядом только источник грязной воды. Если он предназначен для чистой воды и у вас есть ее неглубокий источник, то он вполне может заменить колодезную или скважинную модель. Также эти агрегаты используются для поддержания оптимального уровня грунтовых вод, чтобы предупредить подтопление приусадебного участка и построек, на нем расположенных.

Вы сможете быстро осушить подвал или погреб, траншеи, канавы, рвы и просто ямы. Иногда они применяются для доставки воды к садовым фонтанам, для наполнения и осушения бассейнов, искусственных прудов. Они могут пригодиться для устранения последствий небольших бытовых аварий вследствие течи или прорыва водопроводных труб.

Что значит покупка дренажного насоса?

Вы приобретаете универсальный агрегат – уж если он грязную воду перекачивает, то с чистой справиться в два счета.
Отсутствие нужды в техническом обслуживании – все Ваши заботы сведутся к периодической очистке сетчатых фильтров.
Доступная цена на довольно мощные бытовые модели.
Вы сами сможете организовать дренаж на собственном участке, без привлечения третьих лиц. А это, как понимаете, тоже существенная экономия финансов.
Возможность использования для технического водоснабжения практически любых поверхностных источников. Это особенно важно в летний период, когда воды требуется для полива великое множество.
С таким насосом ваш подвал всегда будет сухим – значит, не будет плесени, грибков и запаха сырости, а соленья и варенья в погребе останутся в сохранности.
Имея такое оборудование, Вы всегда можете быстро и эффективно провести любые осушительные работы, например, при прорыве труб или резком повышении уровня грунтовых вод и подтоплении вашего участка.

Озаботиться приобретением такого оборудования лучше до того как оно вам потребуется, что быть во всеоружии. Наши менеджеры в свою очередь готовы оказать всю необходимую информационную поддержку и дать квалифицированную консультацию по вопросу подбора необходимой модели.

Устройство и принцип работы диода

Диод — простейший полупроводниковый прибор, который можно встретить сегодня на печатной плате любого электронного устройства. В зависимости от внутренней структуры и технических характеристик, диоды классифицируются на нескольких видов: универсальные, выпрямительные, импульсные, стабилитроны, туннельные диоды и варикапы. Они применяются для выпрямления, ограничения напряжения, детектирования, модуляции и т. д. – в зависимости от назначения устройства, в котором применяются.

Основа диода — p-n-переход, сформированный полупроводниковыми материалами с двумя разными типами проводимости. К кристаллу диода присоединены два вывода, называемые катод (минусовой электрод) и анод (плюсовой электрод). На стороне анода находится область полупроводника p-типа, а на стороне катода — область n-типа. Данное устройство диода обеспечивает ему уникальное свойство — он проводит ток лишь в одном (прямом) направлении, от анода — к катоду. В обратном направлении обычный исправный диод ток не проводит.

В области анода (p-типа), основными носителями заряда являются положительно заряженные дырки, а в области катода (n-типа) — отрицательно заряженные электроны. Выводы диода представляют собой контактные металлические поверхности к которым и припаяны выводы.

Когда диод проводит ток в прямом направлении, это значит что он находится в открытом состоянии. Если ток через p-n-переход не идет, значит диод закрыт. Таким образом, диод может находиться в одном из двух устойчивых состояний: или открыт или закрыт.

Включив диод в цепь источника постоянного напряжения, анодом к плюсовой клемме, а катодом – к минусовой, получим смещение p-n-перехода в прямом направлении. И если напряжение источника окажется достаточным (для кремниевого диода хватит 0,7 вольт), то диод откроется и начнет проводить ток. Величина этого тока будет зависеть от величины приложенного напряжения и от внутреннего сопротивления диода.

Почему диод перешел в проводящее состояние? Потому что при правильном включении диода, электроны из n-области, под действием ЭДС источника, устремились к его положительному электроду, навстречу дыркам из p-области, которые теперь движутся в сторону отрицательного электрода источника, навстречу электронам.

На границе областей (на самом p-n-переходе) в это время происходит рекомбинация электронов и дырок, их взаимное поглощение. А источник вынужден непрерывно поставлять новые электроны и дырки в область p-n-перехода, увеличивая их концентрацию.

А что случится если диод включить наоборот, катодом к плюсовой клемме источника, а анодом — к минусовой?Дырки и электроны разбегутся в разные стороны — к выводам — от перехода, и в окрестности перехода возникнет зона обедненная носителями заряда — потенциальный барьер. Ток обусловленный основными носителями заряда (электронами и дырками) попросту не возникнет.

Но кристалл диода не идеален, в нем кроме основных носителей заряда присутствуют еще и неосновные носители заряда, которые и создадут очень незначительный обратный ток диода, измеряемый микроамперами. Но диод в данном состоянии закрыт, так как p-n-переход его смещен в обратном направлении.

Напряжение, при котором диод переходит из закрытого состояния в открытое, называется прямым напряжением диода (смотрите – Основные параметры диодов), которое по сути является падением напряжения на p-n-переходе. Сопротивление диода току в прямом направлении не постоянно, оно зависит от величины тока через диод и имеет размер порядка единиц Ом. Напряжение обратной полярности, при котором диод закрывается, называется обратным напряжением диода. Обратное сопротивление диода в этом состоянии измеряется тысячами Ом.

Очевидно, диод может переходить из открытого состояния в закрытое и обратно при смене полярности приложенного к нему напряжения. На данном свойстве диода основана работа выпрямителя. Так, в цепи синусоидального переменного тока диод будет проводить ток лишь во время положительной полуволны, а во время отрицательной — будет заперт.

Диоды. For dummies

Введение

Диод — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом. (wikipedia)

Все диоды можно разделить на две большие группы: полупроводниковые и неполупроводниковые. Здесь я буду рассматривать только первую из них.

В основе полупроводникового диода лежит такая известная штука, как p-n переход. Думаю, что большинству читателей о нем рассказывали на уроках физики в школе, а кому-то более подробно еще и в институте. Однако, на всякий случай приведу общий принцип его работы.

Два слова о зонной теории проводимости твердых тел

Прежде, чем начать разговор о p-n переходе, стоит обговорить некоторые теоретические моменты.

Считается, что электроны в атоме расположены на различном расстоянии от ядра. Соответственно, чем ближе электрон к ядру, тем сильнее связь между ними и тем большую энергию надо приложить, чтобы отправить его «в свободное плаванье». Говорят, что электроны расположены на различных энергетических уровнях. Заполнение этих уровней электронами происходит снизу вверх и на каждом из них может находиться не больше строго определенного числа электронов (атом Бора). Таким образом, если уровень заполнен, то новый электрон не может на него попасть, пока для него не освободится место. Чтобы электрон мог перейти на уровень выше, ему нужно сообщить дополнительную энергию. А если электрон «падает» вниз, то излишек энергии освобождается в виде излучения. Электроны могут занимать в атоме только сторого определенные орбиты с определенными энергиями. Орбиты эти называются разрешенными. Соответственно, запрещенными называют те орбиты (зоны), в которых электрон находиться не может. Подробнее об этом можно почитать по ссылке на атом Бора выше, здесь же примем это как аксиому.

Самый верхний энергетический уровень называется валентным. У большинства веществ он заполнен только частично, поэтому электроны внешних подуровней других атомов всегда могут найти на нем себе место. И они действительно хаотично мигрируют от атома к атому, осуществляя таким образом связь между ними. Нижний слой, в котором могут перемещаться свободные электроны, называют зоной проводимости. Если валентная зона частично заполнена и электроны в ней могут перемещаться от атома к атому, то она совпадает с зоной проводимости. Такая картина наблюдается у проводников. У полупроводников валентная зона заполнена целиком, но разница энергий между валентным и проводящим уровнями у них мала. Поэтому электроны могут преодолевать ее просто за счет теплового движения. А у изоляторов эта разница велика, и чтобы получить пробой, нужно приложить значительную энергию.

Такова общая картина энергетического строения атома. Можно переходить непосредственно к p-n переходу.

p-n переход

Начнем с того, что полупроводники бывают n-типа и p-типа. Первые получают легированием четырехвалентного полупроводника (чаще всего кремния) пятивалентным полупроводником (например, мышьяком). Эту пятивалентную примесь называют донором. Ее атомы образуют четыре химических связи с атомами кремния, а пятый валентный электрон остается свободным и может выйти из валентной зоны в зону проводимости, если, например, незначительно повысить температуру вещества. Таким образом, в проводнике n-типа возникает избыток электронов.

Полупроводники p-типа тоже получаются путем легирования кремния, но уже трехвалентной примесью (например, бором). Эта примесь носит название акцептора. Он может образовывать только три из четырех возможных химических связей. А оставшуюся незаполненной валентную связь принято называть дыркой. Т.е. дырка — это не реальная частица, а абстракция, принятая для более удобного описания процессов, происходящих в полупроводнике. Ее заряд полагают положительным и равным заряду электрона. Итак, в полупроводнике p-типа у нас получается избыток положительных зарядов.

В полупроводниках обоих типов кроме основных носителей заряда (электроны для n-типа, дырки для p-типа) в наибольшом количестве присутствуют неосновные носители заряда: дырки для n-области и электроны для p-области.

Если расположить рядом p- и n-полупроводники, то на границе между ними возникнет диффузный ток. Произойдет это потому, что с одной стороны у нас чересчур много отрицательных зарядов (электронов), а с другой — положительных (дырок). Соответственно, электроны будут перетекать в приграничную область p-полупроводника. А поскольку дырка — место отсутствия электрона, то возникнет ощущение, будто дырки перемещаются в противоположную сторону — к границе n-полупроводника. Попадая в p- и n-области, электроны и дырки рекомбинируют, что приводит к снижению количества подвижных носителей заряда. На этом фоне становятся ясно видны неподвижные положительно и отрицательно заряженные ионы на границах полупроводников (от которых «ушли» рекомбинировавшие дырки и электроны). В итоге получим две узкие заряженные области на границе веществ. Это и есть p-n переход, который также называют обедненным слоем из-за малой концентрации в нем подвижных носителей заряда. Естественно, что здесь возникнет электрическое поле, направление которого препятствует дальнейшей диффузии электронов и дырок. Возникает потенциальный барьер, преодолеть который основные носители заряда смогут только обладая достаточной для этого энергией. А вот неосновным носителям возникшее электрическое поле наоборот помогает. Соответственно, через переход потечет ток, в противоположном диффузному направлении. Этот ток называют дрейфовым. При отсутствии внешнего воздействия диффузный и дрейфовый ток уравновешивают друг друга и перетекание зарядов прекращается.

Ширина обедненной области и контактная разность потенциалов границ перехода (потенциальный барьер) являются важными характеристиками p-n перехода.

Если приложить внешнее напряжение так, чтобы его электрическое поле «поддерживало» диффузный ток, то произойдет снижение потенциального барьера и сужение обедненной области. Соответственно, ток будет легче течь через переход. Такое подключение внешнего напряжения называют прямым смещением.

Но можно подключиться и наоборот, чтобы внешнее электрическое поле поддерживало дрейфовый ток. Однако, в этом случае ширина обедненной зоны увеличится, а потенциальный барьер возрастет. Переход «закроется». Такое подключение называют обратным смещением. Если величина приложенного напряжения превысит некоторое предельное значение, то произойдет пробой перехода, и через него потечет ток (электроны разгонятся до такой степени, что смогут проскочить через потенциальный барьер). Эта граничная величина называется напряжением пробоя.

Все, конец теории, пора перейти к ее практическому применению.

Диоды, наконец-то

Диод, по сути, одиночный p-n переход. Если он подключен с прямым смещением, то ток через него течет, а если с обратным — не течет (на самом деле, небольшой дрейфовый ток все равно остается, но этим можно пренебречь). Этот принцип показан в условном обозначении диода: если ток направлен по стрелке треугольника, то ему ничего не мешает, а если наоборот — то он «натыкается» на вертикальную линию. Эта вертикальная линия на диодах-радиоэлементах обозначается широкой полосой у края.

Помню, когда я была глупой студенткой и впервые пришла работать в цех набивки печатных плат, то сначала ставила диоды как бог на душу положит. Только потом я узнала, что правильное расположение этого элемента играет весьма и весьма значительную роль. Но это так, лирическое отступление.

Диоды имеют нелинейную вольт-амперную характеристику.

Области применения диодов

Выпрямление пременного тока. Основано оно именно на свойстве диода «запираться» при обратном смещении. Диод как бы «срезает» отрицательные полуволны.
В качестве переменной емкости. Эти диоды называются варикапами.

Здесь используется зависимость барьерной емкости перехода от обратного смещения. Чем больше его значение, тем шире обедненная область p-n перехода. Ее можно представить себе как плоский конденсатор, обкладками которого явялются границы области, а сама она выступает в качестве диэлектрика. Соответственно, чем толще «слой диэлеткрика», тем ниже барьерная емкость. Следовательно, изменяя приложенное напряжение можно электрически менять емкость варикапа.
Для стабилизации напряжения. Принцип работы таких диодов заключается в том, что даже при значительном увеличении внешнего падения напряжения, падение напряжения на диоде увеличится незначительно. Это справедливо и для прямого, и для обратного смещений. Однако напряжение пробоя при обратном смещении намного выше, чем прямое напряжение диода. Таким образом, если нужно поддерживать стабильным большое напряжение, то диод лучше включать обратно. А чтобы он сохранял работоспособность, несмотря на пробой, нужно использовать диод особого типа — стабилитрон.

В прямосмещенном режиме он будет работать подобно обычному выпрямляющему диоду. А вот в обратносмещенном не будет проводить ток до тех пор, пока приложенное напряжение не достигнет так называемого напряжения стабилитрона, при котором диод сможет проводить значительный ток, а напряжение будет ограничено уровнем напряжения стабилитрона.
В качестве «ключа» (коммутирующего устройства). Такие диоды должны уметь очень быстро открываться и закрываться в зависимости от приложенного напряжения.
В качестве детекторов излучения (фотодиоды).

Кванты света передают атомам в n-области дополнительную энергию, что приводит к появлению большого числа новых пар электрон-дырка. Когда они доходят до p-n перехода, то дырки уходят в p-область, а электроны скапливаются у края перехода. Таким образом, происходит возрастание дрейфового тока, а между p- и n-областями возникает разность потенциалов, называемая фотоЭДС. Величина ее тем больше, чем больше световой поток.
Для создания оптического излучения (светодиоды).

При рекомбинации дырок и электронов (прямое смещение) происходит переход последних на более низкий энергетический уровень. «Излишек» энергии выделяется в виде кванта энергии. И в зависимости от химического состава и свойств того или иного полупроводника, он излучает волны того или иного диапазона. От состава же зависит и эффективность излучения.

Немного экзотики

Не стоит забывать о том, что p-n переход — одно из явлений микромира, где правит балом квантовая физика и становятся возможными странные вещи. Например, туннельный эффект — когда частица может пройти через потенциальный барьер, обладая меньшей энергией. Это становится возможным благодаря неопределенности соотношения между импульсом и координатами частицы (привет, Гейзенберг!). Этот эффект лежит в основе туннельных диодов.

Чтобы обеспечить возможность «просачивания» зарядов, их делают из вырожденных полупроводников (содержащих высокую концентрацию примесей). В результате получают резкий p-n переход с тонким запирающим слоем. Такие диоды маломощные и низкоинерционные, поэтому их можно применять в СВЧ-диапазоне.

Есть еще одна необычная разновидность полупроводниковых диодов — диоды Шоттки.

В них используется не традиционный p-n переход, а переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки. Барьер этот возникает в том случае, когда разнятся величины работы выхода электронов из металла и полупроводника. Если n-полупроводник имеет работу выхода меньше, чем контактирующий с ним металл, то приграничный слой металла будет заряжен отрицательно, а полупроводника — положительно (электронам проще перейти из полупроводника в металл, чем наоборот). Если же у нас контакт металл/p-полупроводник, причем работа выхода для второго выше, чем для первого, то получим положительно заряженный приграничный слой металла и отрицательно заряженный слой полупроводника. В любом случае, у нас возникнет разность потенциалов, с помощью которой работы выхода из обоих контактирующих веществ сравняются. Это приведет к возникновению равновесного состояния и формированию потенциального барьера между металлом и полупроводником. И так же, как и в случае p-n перехода, к переходу металл/полупроводник можно прикладывать прямое и обратное смещение с аналогичным результатом.

Диоды Шоттки отличаются от p-n собратьев низким падением напряжения при прямом включении и меньшей электрической емкостью перехода. Таким образом, повышается их рабочая частота и понижается уровень помех.

Заключение

Само собой, здесь рассмотрены далеко не все существующие виды диодов. Но надеюсь, что по написанному выше можно составить достаточно полное суждение об этих электронных компонетах.

Электроника

учебно-справочное пособие

Главная
Теория
Практика
Справочники
Схемы
Arduino
Тесты

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ

Виды полупроводников
Устройство полупроводникового диода
Условные графические обозначения полупроводниковых диодов
Способы включения диода
Вольтамперная характеристика диода
Основные параметры диодов
Классификация диодов
Принцип работы полупроводникового диода
Выпрямительные диоды

Полупроводники – вещества, которые по своему удельному сопротивлению занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Сопротивление полупроводников сильно зависит от температуры и концентрации примесей. В производстве полупроводниковых приборов наибольшее распространение получили такие материалы, как германий и кремний.

Носителями зарядов в полупроводниках являются свободные электроны (-) и дырки(+). Дырка – место на внешней орбите атома, где ранее находился электрон.

Виды полупроводников

Полупроводники, которые состоят только из атомов германия или кремния, называют чистыми, или собственными.

Полупроводники, в которых свободных электронов значительно больше, чем дырок, называют полупроводниками n–типа. Примеси в таких полупроводниках называют донорами. Основными носителями заряда являются электроны, а неосновными — дырки.

Полупроводники, в которых свободных дырок значительно больше, чем электронов, называют полупроводниками p–типа. Примеси называют акцепторами. Дырки — основные носители, а электроны — неосновные.

Принцип действия большинства полупроводниковых приборов основан на явлениях, происходящих на границе двух полупроводников с различными типами электропроводности –р-n переходе.

Устройство полупроводникового диода

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним электронно-дырочным (р-n) переходом (основная часть) и двумя выводами. Вывод из р-области называется – анодом, из n-области – катодом.

В зависимости от формы и размера p-n-перехода различают плоскостные (рис. 1) и точечные диоды (рис. 3). У точечных диодов форма p – n перехода в виде точки, у плоскостных – в виде плоскости, имеющей значительную площадь. Плоскостные диоды могут пропускать значительные токи, но работают на невысоких частотах. Точечные диоды наоборот могут работать на высоких частотах, но пропускают маленькие токи.

К металлическому основанию плоскостного диода, называемому кристаллодержателем, припаивается пластинка полупроводника n-типа. Сверху в нее вплавляется капля металла, обычно индия. Атомы индия диффундируют (проникают) в полупроводниковую пластинку и образуют у ее поверхности слой р-типа. К кристаллодержателю и индию привариваются проводники, которые служат выводами диода.

Рис. 1 – Устройство плоскостного диода (справа – плоскостной выпрямительный диод Д242Б)
1 – изолятор, 2 – корпус, 3 -вывод анода, 4 – припой, 5 – кристалл,
6 – кристаллодержатель, 7 – внешние выводы

Точечный полупроводниковый диод состоит из пластинки полупроводника n-типа и заостренной пружинки из вольфрама или фосфористой бронзы диаметром 0,1 мм. Через прижатую к полупроводниковой пластинке пружинку пропускают электрический ток большой силы. Металлическая пружинка сваривается с полупроводниковой пластинкой, образуя под острием р-область.

Рис. 2 – Устройство точечного диода (справа – точечный диод КД522Б)
1 — выводы, 2 – стеклянный баллон, 3 – пластинка полупроводникаи, 4 – металлическая проволочка-пружина

Чем больше площадь р-n-перехода, тем больший ток может через него протекать и тем больше его емкость. Плоскостные полупроводниковые диоды применяются в электрических цепях, в которых протекают большие токи и когда емкостные свойства не оказывают заметного влияния на работу диода. Точечные диоды применяются в цепях с малыми токами и в высокочастотных устройствах.

Для защиты от механических повреждений, попадания на полупроводник света, пыли и влаги его помещают в герметический корпус.

Условные графические обозначения
полупроводниковых диодов

Условные графические обозначения полупроводниковых диодов

	Диод полупроводниковый выпрямительный, общее обозначение
	Стабилитрон и стабистор
	Стабилитрон с двусторонней проводимостью
	Варикап
	Диод Шоттки
	Светодиод
	Фотодиод

Способы включения диода

Если к диоду подключить внешний источник напряжения плюсом к аноду (р-области), а минусом к катоду (n-области), такое подключение называется прямым включением (рис. 3), а протекающий через него ток — прямым током.

Рис. 3 – Прямое включение диода

Читайте также:

Соединение балок перекрытия между собой

Если источник внешнего напряжения переключить плюсом к катоду и минусом к аноду, такое включение диода называют обратным включением(рис. 4), а протекающий через него ток — обратным током. При большом значении обратного напряжения происходит пробой р-n-перехода.

Рис. 4 – Обратное включение диода

Пробой может быть тепловым или электрическим. При тепловом пробое разрушается кристалл и свойства р-n-перехода теряются. Электрический пробой, не перешедший в тепловой, является обратимым, т. е. свойства р-n-перехода восстанавливаются при снятии обратного напряжения.

Вольтамперная характеристика диода

График, приведенный на рис. 7, называется вольтамперной характеристикой (ВАХ) диода. Из ВАХ диода видно, что сила протекающего через него тока зависит от полярности приложенного напряжения. При прямом напряжении ток большой (мА, А), а при обратном напряжении — в сотни и даже тысячи раз меньше (мкА, мА).

Рис. 5 – Типовые вольт-амперные характеристики германиевого и кремниевого полупроводниковых
диодов, масштаб по оси тока и напряжения меняется при переходе через начало координат

Левая часть характеристики называется обратной ветвью характеристики, правая часть – прямой ветвью.

Основные параметры диодов

К этой информации обращаются в тех случаях, когда указанный в схеме элемент недоступен, что требует найти ему подходящий аналог.

В большинстве случаев, если требуется найти аналог тому или иному диоду, первых пяти параметров из таблицы 1 будет вполне достаточно. При этом желательно учесть диапазон рабочей температуры элемента и частоту.

Основные характеристики выпрямительных диодов

Обозначение	Описание
I_пр.max	Максимально допустимый постоянный прямой ток
I_обр	Постоянный обратный ток
U_пр	Постоянное прямое напряжение
U_обр.max	Максимально допустимое обратное напряжение
P_max	Максимально допустимая мощность, рассеиваемая на диоде
P_ср	Средняя за период мощность, рассеиваемая диодом, при протекании тока в прямом и обратном направлениях;
I_{пр.ср.max}	Максимально допустимый средний прямой ток
I_{вп.ср.max}	Максимально допустимый средний выпрямленный ток
U_обр	Постоянное напряжение , приложенное к диоду в обратном направлении
I_пр.ср	Прямой ток, усредненный за период
I_обр.ср	Обратный ток, усредненный за период
R_диф	Дифференциальное сопротивление – отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока
U_пр.ср	Среднее прямое напряжение диода при заданном среднем значении прямого тока

Классификация диодов

Принцип работы полупроводникового диода

В основу работы диода положено свойство p-n-перехода хорошо пропускать ток в одном направлении и плохо в другом. Диод состоит из одного p-n-перехода и проводит ток в одном направлении только тогда, когда величина напряжения, приложенного к диоду, больше величины потенциального барьера. Для германиевого диода минимальное внешнее напряжение равно 0,3 В, а для кремниевого – 0,7 В.

Если монокристалл полупроводникового материала с одного конца легировать примесями типа р, а с другого – примесями типа n, то между областями с различным типом проводимости образуется р-n-переход. Некоторые дырки из области р диффундируют в область n. В результате область р получает небольшой отрицательный заряд. Аналогичным образом электроны из области n диффундируют в область р, и область n оказывается заряженной положительно. В тонком слое между областями n и р электроны и дырки рекомбинируют, и так как этот слой в результате имеет очень мало свободных носителей заряда, его называют обедненным слоем. Этот слой действует как потенциальный барьер, препятствующий дальнейшей диффузии носителей зарядов, и переход находится в состоянии динамического равновесия (рис. 6, а).

Если внешнее напряжение приложено к выводам диода таким образом, что анод (А) имеет положительный потенциал по отношению к катоду (К), то будет наблюдаться уменьшение толщины обедненного слоя. Потенциальный барьер при этом снижается, что способствует протеканию тока через переход. С увеличением внешнего напряжения ток через переход возрастает по экспоненциальному закону до тех пор, пока внешнее напряжение не станет равным величине потенциального барьера, т. е. результирующее напряжение на переходе станет равным нулю. Дальнейшее возрастание тока через переход ограничивается только сопротивлением полупроводникового материала. Если полярность внешнего напряжения изменить на обратную, то величина потенциального барьера возрастет, и основные носители не смогут преодолеть потенциальный барьер. В этих условиях, однако, через переход будет протекать незначительный ток, называемый обратным током. При возрастании внешнего обратного напряжения этот ток остается постоянным, пока напряжение не достигнет точки пробоя. В этой точке при постоянном напряжении ток быстро возрастает (рис. 6, б).

Рис. 6 – Полупроводниковый переход с потенциальным барьером:
а – образованным диффузией носителей зарядов;
б – вольт-амперная характеристика полупроводникового диода,
Масштаб по оси тока меняется при переходе через начало координат

Таким образом, при смещении перехода в прямом направлении через него будет протекать достаточно большой ток, а при обратном смещении, меньшем пробивного, ток, протекающий через переход, крайне мал. Иными словами, такое устройство действует, как выпрямитель.

Выпрямительные диоды

Основное предназначение выпрямительных диодов – преобразование напряжения. Но это не единственная сфера применения данных полупроводниковых элементов. Их устанавливают в цепи коммутации и управления, используют в каскадных генераторах и т.д.

В качестве основы р-n перехода используются кристаллы кремния или германия. Кремниевые диоды применяются значительно чаще, это связано с тем, что у германиевых элементов величина обратных токов значительно выше, что существенно ограничивает допустимое обратное напряжение (оно не превышает 400 В). В то время как у кремниевых полупроводников эта характеристика может доходить до 1500 В.

Помимо этого у германиевых элементов значительно уже диапазон рабочей температуры, он варьируется в пределах от -60°С до 85°С. При превышении верхнего температурного порога резко увеличивается обратный ток, что отрицательно отражается на эффективности устройства. У кремниевых полупроводников верхний порог порядка 125°С-150°С.

Мощность выпрямительных диодов определяется максимально допустимым прямым током. В соответствии этой характеристики принята следующая классификация:

Слаботочные выпрямительные диоды