Принцип работы и изготовление дровяного газогенератора

Не стоит спешить избавляться от опилок, сухих веток, соломы, щепок, листвы и другого строительного и бытового мусора, ведь при наличии газогенератора в хозяйстве все эти отходы можно использовать в качестве совершенно бесплатного, но при этом довольно эффективного источника энергии. Если же такой установки нет, то ее можно сделать собственными руками, не тратя большие средства на уже готовый агрегат.

Как и многие другие агрегаты, работающие на газу, дровяной генератор базируется на пиролизном сжигании, обусловленном наличием кислорода, пусть и в минимальных количествах. Эта особенность переводит процесс быстрого горения, которое можно наблюдать в открытом пространстве, в очень медленное, но производительное тление, благодаря чему вырабатывается необходимое количество полезной тепловой энергии.

Сегодня установки такого типа не слишком актуальны, но раньше сфера их применения была очень широка. Народные умельцы даже умудрялись использовать газогенератор на дровах для автомобиля. Чертеж, схема и необходимые материалы для изготовления этого агрегата не представляют собой ничего сложного, однако сделать дровяной газогенератор самостоятельно смогут только те мастера, которые имеют полное представление о принципе его работы.

Рабочий цикл газогенераторов для выработки электроэнергии на дровах включает в себя такие последовательные процессы:

  1. 1. Для выработки полезной энергии в камеру сгорания закладывается топливо, которое сможет дать необходимый объем тепла только при наличии кислорода. Доля чистого воздуха должна составлять не более 35%, иначе топливо будет прогорать слишком быстро.
  2. 2. В процессе тления будут выделяться продукты горения, однако не все из них являются полезными, поэтому в каждом устройстве должна быть предусмотрена качественная система фильтрации.
  3. 3. Конструкция газогенератора для дома предполагает проведение двойной очистки выделяемых горючих газов, которая поможет избавиться от вредных примесей и прочего балласта, не дающего полезной энергии. Первичная очистка осуществляется за счет прохождения газов через специальное циклонное фильтрующее устройство вихревого типа. Что же касается вторичной очистки, то она проводится посредством обработки продуктов горения в водном фильтре, именуемом скруббером.

Изучив эти простые принципы действия тепловой установки, можно приступать к изготовлению чертежей газогенераторов на дровах своими руками, по которым в дальнейшем будет осуществляться конструирование автономного агрегата. При желании можно воспользоваться уже готовым проектом газгена.

Для этой схемы характерно верхнее расположение камеры сгорания, в которую при нижней тяге, необходимой для более длительного процесса горения, будет закладываться угольный или древесный брикет. Самодельная установка является очень простой и понятной в использовании, однако без существенных недочетов она также не обходится.

Как и все сделанные собственными руками установки, газовый генератор имеет массу недостатков, ведь идеальная работа агрегата, при которой прессованные брикеты или любые другие виды топлива будут подкидываться не чаще одного раза в сутки, является возможной только в том случае, если речь идет о готовом промышленном устройстве. Но это вовсе не повод для того, чтобы отказываться от самостоятельного его конструирования, ведь при правильной сборке дровяной генератор обязательно продемонстрирует множество полезных своих сторон. Как правило, речь идет о таких важнейших преимуществах:

  1. 1. Высокая доступность горючего сырья, ведь помимо торфяных брикетов, стружки и других отходов, остающихся после столярных работ, можно использовать содержащие целлюлозу материалы.
  2. 2. Коэффициент полезного действия установки достигает от 70 (актуально для самых простых бюджетных конструкций) до 95%.
  3. 3. Отсутствие привязки к газовым магистралям или электрическим сетям, ведь газогенераторные установки можно использовать в любой открытой местности, лишенной всякой коммуникационной инфраструктуры.
  4. 4. Несмотря на выделение большого количества горючих газов, такие конструкции являются более экологичными, если сравнивать их с теми же жидкотопливными котлами, выбрасывающими в атмосферу огромное количество вредных веществ и требующих создания отдельного резервуара, предназначенного для хранения топлива.
  5. 5. Возможность обустройства загрузочного бункера больших размеров, благодаря чему в генератор можно будет загружать крупные топливные материалы без дополнительной их обработки (дрова, длинные толстые ветки и любое другое негабаритное сырье).
  6. 6. Широкая сфера применения полезного тепла, вырабатываемого генераторной установкой, которое можно использовать не только для отопления жилых и подсобных помещений, но и для работы двигателя внутреннего сгорания машин.
  7. 7. При желании газогенератор может быть переквалифицирован в полноценный электрогенератор, который можно будет использовать в качестве источника электрической энергии при отключении света, выезде на местность, лишённой электросетевой инфраструктуры, а также в любых других критических и нестандартных ситуациях.

Естественно, все перечисленные выше достоинства носят условный характер, так как многое зависит от правильности сборки конструкции, ее габаритов и сложности. Кроме того, не следует забывать и о недостатках таких установок, которых также немало. Обычно имеются в виду такие существенные минусы:

  1. 1. Дороговизна конструкции. Не стоит думать, что самодельный газген обойдется хозяину в сущие копейки. И хотя установки, сделанные собственными руками, гораздо дешевле, чем промышленные агрегаты, их можно выполнять только из высокопрочных толстостенных сплавов, которые способны выдерживать высокие температуры горения (чего только стоит чугун для изготовления колосников).
  2. 2. Для сооружения подобных конструкций понадобится электро- или газосварочный аппарат, а также навыки работы с ним.
  3. 3. Газогенераторная установка не сможет работать без электричества, ведь именно этот источник энергии обеспечивает принудительную тягу. Если пренебречь этим требованием, то внутренняя часть корпуса очень быстро будет загрязнена и хозяину придется очищать с неё образовавшийся деготь.
  4. 4. Внушительный размер, требующий отдельного большого пространства для полноценного размещения установки.

Следует отметить, что в регулярной очистке газовый генератор будет нуждаться и при полноценном обеспечении тяги. Кроме того, хозяева должны быть готовы к тому, что их статьи расходов пополнятся затратами на периодическую замену отдельных сменных составляющих установки, к которым относятся газовые фильтры.

Еще один недостаток таких агрегатов заключается в том, что для их нормальной работы необходимо использовать сухое сырье с влажностью, не превышающей 20%. Ко всему перечисленному выше следует добавить отсутствие температурных регуляторов, сильный перегрев стенок корпуса и их быстрый износ, а также длительность рабочего процесса, ведь полноценная генерация тепла начинается только через полчаса после растопки.

Газогенераторы на дровах – пошаговая инструкция по изготовлению

Это устройство позволяет генерировать горючий газ при сжигании угля и дров. Это удобно и эффективно в холодное время года. В этой статье речь пойдет о генераторах газа, об их разновидностях, преимуществах и недостатках, а также о том, как такое приспособление можно смастерить самому в домашних условиях.

Что собой представляет газогенератор на дровах

Газогенератор имеет довольно простую конструкцию, так как все процессы, идущие в нем, основаны на пиролизном горении дров. То есть, идея газогенераторов базируется на пиролизных котлах, где дерево сгорает в недостатке воздуха, выделяя при этом большое количество различных газов. Далее будет приведена информация о строении этого приспособления.

Далее будут рассмотрены процессы, в ходе которых из древесины выделяются горючие газы. В целом, всю конструкцию можно разделить на несколько зон:

Чертеж

Как уже было сказано, газогенератор на дровах имеет довольно простую конструкцию. Далее все вышесказанное относительно устройства конструкции будет представлено в схематическом виде для полного понимания.

Плюсы и минусы

Газогенераторы на дровах имеют большое количество преимуществ и немного недостатков.

Преимущества следующие:

А теперь о недостатках. Их всего три:

Газогенераторы можно классифицировать по типу горения топлива. Так, выделяют три вида:

Как сделать своими руками

Газогенераторы, изготовленные в заводских условиях, стоят очень дорого, так что не все могут позволить себе покупку такого агрегата. Но простейший вариант газогенераторов можно смастерить самому в домашних условиях. Это обойдется не очень дорого, да и сам процесс изготовления не имеет особых сложностей. Самое главное – следует взять чертеж простейшего газогенератора. Их можно найти в интернете и распечатать.

Далее будет приведена пошаговая инструкция, которой следует руководствоваться при изготовлении генератора своими руками:

  1. Первым делом следует смастерить корпус будущей конструкции. Его делают из листового металла. Стороны соединяют с помощью сварки. Также снизу присоединяют ножки.
  2. Далее изготавливают бункер. Он также может быть любой формы. Для его изготовления используют малоуглеродистую сталь. Готовый бункер кладут в корпус и закрепляют там болтами. Для бункера делают крышку.
  3. Затем в нижней части бункера устанавливают емкость, которая будет служить камерой сгорания дров. Ее можно смастерить из старого газового баллона. Внимание: Перед применением баллона необходимо заполнить его водой, так как при срезании верхней части, остатки газа могут возгораться.
  4. Верхнюю часть баллона срезают, оставшаяся часть и будет камерой сгорания.
  5. Теперь необходимо сделать воздухораспределительный коробок. Его устанавливают вне корпуса. На выходе от коробка следует установить обратный клапан. Место установки следует выбрать исходя из чертежа.
  6. Колосник изготавливают из чугуна. Его также устанавливают исходя из используемого чертежа.
  7. Теперь необходимо смастерить приспособления для подачи воздуха и отвода газов. Их устанавливают сверху или в нижней части устройства. Место установки определяют по чертежу.
  8. Самый последний шаг – установка дымохода.

Необходимые материалы и инструменты

Для того чтобы своими руками сделать генератор газа, необходимо иметь следующие инструменты и материалы:

Напоследок, следует отметить, что процесс изготовления генератора не содержит особых сложностей, поэтому любой желающий может смастерить его самостоятельно. Главное – нужно руководствоваться приведенной здесь пошаговой инструкцией.

Газогенераторы для выработки электроэнергии на дровах

В качестве источника энергии используют не только готовый природный газ. Его производят самостоятельно, путём сжигания того или иного вида органического топлива, в частности дров. Можно собрать газогенератор своими руками, что обойдется значительно дешевле готового агрегата. В газогенераторе образуются горючие газы CO, CH4, H2 и другие, которые потом применяются для различных целей.

  1. Устройство и принцип работы газогенератора на дровах
  2. Типы газогенераторов
  3. Подключение и запуск газогенератора на дровах
  4. Преимущества и недостатки газгена
  5. Изготовление газогенератора своими руками
  6. Советы по эксплуатации

Устройство и принцип работы газогенератора на дровах

В обычных условиях, при свободном доступе кислорода, процесс сжигания дров сопровождается выделением некоторого количества тепла. Но когда кислорода недостаточно для активного горения, дрова тлеют с образованием древесного газа, который включает горючие газы CO (оксид углерода), H2 (водород), CH4 (метан) и непредельные углеводороды без смол. Также на выходе образуются негорючие вещества: CO2, O2, N2, H2O, которые являются балластом, в конечном счете газовую смесь от них нужно очистить.

Читайте также:  Предпусковой подогреватель Eberspacher (Эбершпехер) – принцип работы, цены, управление

Газогенератор устроен следующим образом:

Трубопровод, по которому газ транспортируется к месту непосредственного использования, чаще всего подсоединяют к патрубку, установленному в зоне восстановления. Пока газ горячий на выходе из газогенератора, он может использоваться для подогрева воды, подсушивания дров в камере загрузки. Например, в последнем случае трубу пропускают между корпусом газогенератора и бункером заполнения.

Горючий газ в газогенераторе получается следующим образом:

  1. В верхней части камеры загрузки температура находится на уровне 150–200°C. Благодаря тому, что организован кольцевой трубопровод, по которому проходит горячий газ, только что вышедший из газогенератора, дрова здесь подсушиваются.
  2. Средняя часть бункера – зона сухой перегонки. На этом уровне топливо обугливается при температуре 300–500°C без доступа воздуха. Из топлива выделяется смола и кислоты.
  3. В зоне горения, которая расположена ниже камеры сгорания, температура поддерживается на уровне 1100–1300°C. Обугленное топливо, а также выделившиеся из него смолы и кислоты благодаря подаче воздуха сгорают с образованием газов CO и CO2.
  4. Зона восстановления расположена выше зоны горения: между ней и колосниковой решеткой. Газ CO2, который образовался в зоне горения, поднимается вверх, преодолевает раскаленный уголь и взаимодействует с углеродом угля, таким образом восстанавливаясь до образования окиси углерода. Кроме CO, также образуется CO2 и H2.

На выходе из зоны восстановления смесь газов охлаждается, затем очищается от уксусной и муравьиной кислоты, частиц золы и смешивается с воздухом.

Типы газогенераторов

Различают газогенераторы прямого, обратного и горизонтального процесса. В газогенераторах с прямым типом газогенерации воздух подается снизу через колосниковую решетку, а газ забирается сверху. Такой газогенератор оптимально подходит для сжигания угля полукокса и антрацита. Мощность генератора повышается за счет обогащения газа водородом из воды.

Газогенератор обратного процесса отличается тем, что воздух подается в зону горения, в среднюю часть, а забирается газ из зольника, ниже зоны горения. В таком газогенераторе обычно газ используется для подогрева дров. Прибор оптимально подходит для сжигания топлива, содержащего смолы: древесных отходов, дров, древесного угля.

В газогенераторах горизонтального процесса воздух подается сбоку, внизу, причём на выходе воздухозаборной камеры устанавливается вентилятор для нагнетания воздуха. Активная зона занимает небольшое место – между отверстием фурмы и газоотводной решеткой. Такой генератор быстро разогревается и реагирует на изменение режимов работы.

Пиролизный котел имеет усовершенствованную конструкцию по сравнению с простым газогенератором. У него две камеры сгорания: в первой из них сгорает топливо и образуется горючий газ, а в другой газ сгорает и тепло передается теплоносителю. Чтобы превратить газогенератор в пиролизный котёл, нужно добавить еще одну камеру сгорания и теплообменник.

Пиролизные генераторы полностью сжигают дрова, поэтому более экономны и экологичны

Схема действия пиролизного газогенератора такова:

  1. Воздух подается в камеру сгорания через регулируемое окно камеры первичного забора воздуха до тех пор, пока дрова не разгорятся.
  2. Подача кислорода уменьшается. Котел переходит в режим газогенерации, дрова начинают медленно тлеть. Этого добиваются с помощью автоматического регулятора, который уменьшает доступ воздуха в топку.
  3. В результате начинает выделяться пиролизный газ. Он поступает в камеру дожигания.
  4. Когда котел переходит в режим газогенерации, подается вторичный воздух, необходимый для дожига. Пока воздух достигает нужной камеры, он нагревается до температуры, при которой вступает в реакцию с пиролизным газом.
  5. В верхней камере расположены распределители воздуха с отверстиями. Через них поступает вторичный воздух, воспламеняющий топливные газы. Благодаря этому пиролизные газы превращаются в тепловую энергию.

Выбросы опасных оксидов в атмосферу минимальны, температура газов из дров, выходящих из пиролизного газогенератора, не превышает 130-160°C. Теплоноситель проходит путь от нижней до верхней части котла, забирая тепловую энергию от всех поверхностей.

Подключение и запуск газогенератора на дровах

Необходимо учитывать особенности использования газогенератора на дровах при подключении его к автомобилю. Эксперты не советуют полностью отказываться от бензина, потому что завести двигатель на дровах проблематично. Рекомендуется запускать мотор путем подачи бензина, а уже затем переходить на газ. Переключение на разные виды топлива можно организовать с помощью смесителя, изготовленного по схеме Мезина И.С.

Есть и другие ограничения:

Работая на самодельном горючем, двигатель быстрее изнашивается.

Преимущества и недостатки газгена

Одним из преимуществ газогенераторной установки являются широкие возможности использования горючего газа:

В первом случае трубы от газового генератора подводят к кухонной плите. Во втором – полученный газ сжигается в пиролизном котле и используется для отопления жилых домов, теплиц, а также производственных помещений, цехов и предприятий. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на газе, служат приводом электрогенераторов, насосных станций и даже автомобилей.

Помимо этого, выделяются и другие положительные моменты:

Учитывая стоимость расходных материалов, даже самостоятельно изготовленный газогенератор на дровах обойдется довольно дорого.

Изготовление газогенератора своими руками

Можно составить схему газогенератора самостоятельно, изучив принцип его работы, либо использовать в качестве основы чертеж готового котла и собрать его аналог. Умельцы самостоятельно собирают даже газогенераторы, предназначенные для выработки электроэнергии на дровах.

Для изготовления газогенератора на дровах для мотоцикла своими руками потребуются:

Схема газогенераторной установки для изготовления своими руками

В трубе просверливаются отверстия для установки фурм. В диске от роторной косилки изготавливается отверстие под диаметр трубы. Диск и труба свариваются между собой. Сверху приваривают бидон, а также патрубки для подачи воздуха и отвода газа.

Огнетушитель нужен для изготовления очистителя центробежного типа. К нему приваривают два патрубка – сверху и сбоку, а сам огнетушитель – к бочке, у которой отсутствует крышка и дно. В бочке, в нижней части, вырезается отверстие для сбора золы и закрывается резьбовой пробкой.

Сварная конструкция из трубы и бидона устанавливается в бочку. Предварительно к диску приваривают опоры и на цепях, снизу, подвешивают зольник, изготовленный из чайника. На бидон устанавливают крышку от бочки с предварительно вырезанным в ней отверстием.

Из низкотемпературной батареи сооружают охладитель и соединяют его с готовой конструкцией с помощью фланцев. Обязательно делают отверстие для слива конденсата.

Фильтр изготавливают из двух металлических ведер из-под краски. Их ставят друг на друга и сваривают. В дне проделывают отверстия. Верхнее наполняют минеральной ватой, а нижнее – керамзитом.

Вентилятор для розжига можно сделать из печки трактора. Его устанавливают в передней зоне мотоциклетной коляски с подрамником и подключают к системе с помощью полимерных труб. В качестве регуляторов поступления газа монтируют два шаровых крана: один – к вентилятору розжига, другой – к смесителю. Смеситель располагают перед карбюратором и подключают к распределителю. Под карбюратором сооружают коллектор из стальных труб.

Бункер для твердого топлива закрепляют внутри корпуса или отводят для этой цели часть корпуса газгена, отделив ее с помощью металлических листов.

К нижней части бочки стоит приварить ножки, которые будут обеспечивать устойчивость конструкции.

Необходимо тщательно герметизировать газген, собранный своими руками, потому что отсутствие неконтролируемого доступа кислорода – главное условие правильной работы устройства.

Советы по эксплуатации

Газогенераторы, а также котлы отопления, работающие по принципу газогенератора, устанавливаются внутри жилых домов, в специально отведенных для этого помещениях – подвалах и цокольных этажах. Кроме того, их можно разместить на улице. Место выбирается в зависимости от типа котла и особенностей его устройства. Пиролизные котлы чаще устанавливают внутри дома, поскольку при их обслуживании не образуется много мусора. К тому же топливо довольно лёгкое и с его перемещением особых проблем не возникает.

Газогенераторы, работающие на дровах, угле и особенно предназначенные для сжигания длинных поленьев, лучше установить вне дома: будет проще очищать прибор от золы и загружать дрова. К тому же газген, установленный на улице, более пожаробезопасен.

Если котел размещается вне дома, необходимо выполнить насыпную теплоизоляцию, чтобы температура окружающей среды никак не влияла на работу газогенератора. Систему управления рекомендуется защитить кожухом с крышкой, чтобы внутрь не попадали осадки. Если газогенератор используется в качестве котла отопления, трубы, отводящие газ, прокладываются в земле, чтобы избежать значительно остывания газовой смеси.

Дымоход рекомендуется соединять в последовательности, обратной направлению движения дыма, тогда на нём будет скапливаться меньше частиц гари и смол.

Пространство вокруг котла должно оставаться свободным, потому что он сильно нагревается.

Газогенератор на дровах для отопления дома: устройство и изготовление своими руками

Горючий газ, столь необходимый для отопления домов, приготовления пищи, в качестве топлива для автомобилей и прочих полезных устройств, добывают не только из под земли. Источником этого ценного продукта могут стать дрова, торф, отходы деревообработки, уголь и даже отдельные виды мусора, например, куски старого линолеума или снятого паркета, непригодный для дальнейшего использования пластик и т. п. Чтобы получать газ таким образом, понадобится приобрести специальное устройство или сделать газогенератор своими руками. Как его соорудить самостоятельно — мы об этом сейчас и поговорим.

Устройство и принцип работы дровяного газогенератора

Дровяные газогенераторы растапливаются таким же образом, как и обычные котлы. Причем там и здесь используется твердое топливо – древесина. Дрова, опилки, брикет или другое топливо укладывается в камеру, которая расположена в нижней части газогенератора. После этого производится поджег и открывается заслонка для создания тяги. Также, стоит обратить своё внимание на то, что заслонка открывается только на половину, так как может погаснуть огонь. Причиной тому является излишек поступившего воздуха.

Устройство и схема работы газогенератора

Устройство газогенератора очень простое, основу составляют две камеры, размещенные в одном корпусе. В нижнем отсеке осуществляется сгорание топлива, а в верхнем — газа. Нагретый воздух постоянно циркулирует по трубопроводам.

В нижней камере имеются специальные отверстия для забора холодного воздуха. При нагревании он поднимается и далее поступает в канал.

Чтобы получить из древесины горючий газ, необходимо обеспечить особые условия ее горения. Для этого в топку подается небольшое количество кислорода, которое не позволяет топливу просто сгореть. При этом температура в камере сгорания должна быть очень высокой, более 1100 градусов.

Дровяной генератор успешно использовался для автомобилей еще во время Второй мировой войны. Сегодня к этой идее все чаще возвращаются по соображениям экологической безопасности

В результате образуется смесь горючих газов, которую необходимо охладить. После этого газ пропускают через ряд фильтров для очистки от уксусной и муравьиной кислоты, золы, взвешенных частиц и т. п. Очищенный газ подается в смеситель, где в него поступает некоторое количество воздуха. Эта газово-воздушная смесь пригодна для дальнейшего использования, например, для подогрева воды отопительного контура или как топливо для двигателя внутреннего сгорания. Понимание принципов работы устройства поможет при создании древесного газогенератора своими руками.

Обратите внимание, что есть еще одна разновидность дровяного газогенератора — пиролизная печь. В ней также образуются горючие газы, которые поступают во вторичную камеру сгорания, а не отбираются для дальнейшего использования.

Вообще, идея дровяного газогенератора не нова, а в последние годы защитники экологии ратуют за использование таких агрегатов для автомобилей. В следующем видеоматериале продемонстрирован успешный опыт создания автомобильного газогенератора, который работает на дровах.

Видео: изготовление и запуск газогенератора

Преимущества и недостатки агрегата

Среди преимуществ использования газогенераторов следует отметить:

Возможность автоматизировать работу устройства, а также материалы, которые используются при их создании, делают дровяной газогенератор более безопасным, чем традиционный твердотопливный котел.

В качестве топлива для газогенератора можно использовать не только дрова, но и торф, уголь, опилки, старый паркет, а также некоторые другие отходы

Однако есть у этого агрегата и ряд недостатков, которые следует принять во внимание:

Кроме того, стоимость генераторов, которые предлагает промышленное производство, почти в 2 раза превышает расходы на покупку твердотопливного котла. Можно существенно сократить эти затраты, изготовив агрегат самостоятельно.

Как сделать газогенератор на дровах для отопления дома своими руками

Перед тем, как начать делать газогенератор своими руками, необходимо подробнее рассмотреть его конструкцию и разобраться в принципах работы.

Схема расположения элементов и черте агрегата

Агрегат должен состоять из:

На схеме, представленной ниже, видно, как происходит размещение элементов газогенератора.

На этой схеме наглядно показаны все составные элементы агрегата

Горячий газ, получаемый в генераторе, можно использовать для подсушивания топлива. Для этого часть газопровода необходимо провести по кольцу вокруг камеры сгорания, разместив его между корпусом устройства и камерой загрузки топлива. Это позволяет увеличить КПД устройства. Чертеж аппарата приведен ниже.

С чертежом будет намного проще собрать конструкцию

Поскольку работа самодельного генератора на опилках происходит при высоких температурах, к каждому элементу конструкции предъявляются довольно жесткие требования. Корпус обычно варят из листового металла, приделывая к низу небольшие металлические ножки. Традиционно его делают цилиндрической формы, но нет правила, по которому он не может иметь прямоугольную конфигурацию.

На этой схеме наглядно отражены особенности устройства дровяного газогенератора. Покидая камеру сгорания, газы смешиваются с воздухом, охлаждаются, а затем проходят окончательную очистку

Этапы выполнения работ по сборке агрегата из стали

Для изготовления бункера следует использовать малоуглеродистую сталь. Его устанавливают внутри корпуса и крепят болтами. Крышка бункера нуждается в уплотнителе. Для этого часто используют асбест, но он считается опасным для здоровья, поэтому следует приобрести прокладки из другого жаростойкого материала.

В нижней части бункера устанавливают камеру сгорания из жаропрочной стали, к камере присоединяют горловину. Корпус отделяют от горловины уплотнительным асбестовым шнуром или другим изолятором.

Мастера, которым удалось изготовить самодельный газогенератор, отмечают, что в качестве камеры сгорания удобно использовать газовый баллон, новый или бывший в употреблении. В последнем случае есть опасность возгорания остатков газа при срезании верхней части баллона. Чтобы этого не произошло, газовый баллон следует заполнить водой и после этого приступать к работе.

Воздухораспределительную коробку устанавливают вне корпуса газового генератора. Чтобы созданный своими руками газогенератор на дровах работал должным образом, на выходе из коробки следует установить обратный клапан, не позволяющий газу покидать устройство через это отверстие. Перед коробкой можно поставить вентилятор для нагнетания воздуха. Такая конструкция позволяет использовать для сжигания даже свежесрубленное дерево, влажность которого превышает 50% (норма для твердотопливных котлов — 20%)

Изготовить дровяной газогенератор можно из различных подходящих материалов, например, из металлической бочки или старого газового баллона

Колосниковую решетку чаще всего выполняют из чугуна. Чтобы упростить процедуру очистки, среднюю часть колосника делают подвижной, управляемой специальным рычагом. Важный элемент загрузочного люка — амортизационная рессора, которая позволит приподнимать крышку люка в случае избыточного скопления газа в бункере.

Самодельный газогенератор из баллона или бочки

Бочка работает как камера сгорания

Для изготовления котла подойдет любая бочка, можно даже использовать пустой газовый баллон или сделать самостоятельно, применив сварку и лист стали. Толщина листа должна быть, как правило, не более десяти миллиметров. Понадобятся кольца, которые буду служить фильтром грубой очистки газа и трубы, которые буду служить заборниками холодного воздуха. Необходимо продумать и отвод конденсата, чтобы он не скапливался на дне котла. Эту проблему чаще всего решают установкой сливного крана.

Газогенераторы, сделанные на заводе, стоят очень немало. Поэтому позволить их себе может не каждый. Народные умельцы предпочитают делать котлы самостоятельно, выполнив следующие этапы:

  1. Из листа стали сварите цилиндр и прикрепите ножки. Корпус готов.
  2. Сделайте бункер и закрепите его в верхней части котла при помощи болтов. Для изготовления этой составной части можно использовать менее углеродистую сталь.
  3. Смастерите камеру сгорания из газового баллона.

Прежде чем резать баллон, заполните его водой, т. к. сверху могут скапливаться остатки газа.

Небольшие газогенераторы, работающие на дровах, можно установить в доме, так как при загрузке можно не опасаться скопления мусора, а топливо можно хранить рядом с котлом.

Крупные агрегаты следует устанавливать на улице как можно ближе к месту хранения топливного природного материала. В такой ситуации есть возможность без больших неудобств подвозить дрова к аппарату. Кроме того, при размещении котла во дворе получится избежать загрязнения помещения золой и грязью.

Если газогенератор располагается на улице, тогда для удобства его подключения трубы к отопительному котлу следует прокладывать по земле.

Видео: газовый генератор для отопления

Запуск оборудования и советы по эксплуатации

Перед запуском газогенератора необходимо камеру сгорания очистить от пепла. Проверить открытие заслонки дымохода — она должна быть открыта наполовину. После этого производится закладка древесины и ее воспламенение. Эти действия схожи с действиями при топки обычных домашних печей.

Для увеличения срока службы аппарата рекомендуется регулярно проводить чистку камеры сгорания и дымоходов. Если этого не выполнять, то очень скоро один из элементов газогенератора выйдет из строя из-за перегрева. Для того чтобы осуществлять контроль за температурой, устанавливают датчики в верхней части котла и в середине трубопровода.

Герметичность также играет важную роль. Так как попадание влаги может привести к погашению огня, и излишек воздуха снизит давление в системе.

Чтобы ваш самодельный газогенератор на дровах работал правильно, необходимо обязательно отрегулировать подачу воздуха, отвод газов и другие процессы. Лучше всего при изготовлении агрегата использовать чертежи, основанные на инженерных расчетах, учитывающих такие показатели, как площадь сгорания топлива и т. п.

Некоторые умельцы вышли из положения другим образом: они сделали копию газогенератора, который уже успешно работает, точно соблюдая все пропорции. Готовый дровяной газогенератор можно установить как вне жилого дома, так и в подвальном помещении.

Самодельный газогенератор на дровах — стоит ли возиться?

Получать электричество можно и с помощью новых технологий, к которым относят солнечные панели и ветряные электростанции, и путем использования методов, известных уже несколько десятилетий. К устройствам для получения энергии относится газогенераторная установка. Прибор может быть основным источником электроэнергии и резервным, предназначенным для поддержки работы бытового оборудования при временных перебоях в электроснабжении. Применяются газогенераторы для выработки электроэнергии и для отопления помещений. Отличающееся высоким КПД оборудование является приемлемой альтернативой для обогрева частных домов при отсутствии природного газа.

Фабричная модель дровяного газогенератора

Принцип работы и особенности

Один из главных вопросов, возникающих у человека, не сталкивающегося с дровяным газогенератором – это что за принцип работы у оборудования и для чего оно нужно. Использование такого прибора для получения газа позволяет решить несколько задач:

Газогенератор самодельный

Нагревая твердое топливо до 1100 °C и ограничивая в зону его горения доступ кислорода, можно сделать оборудование пиролизным. Основной принцип работы газогенератора заключается в превращении с помощью процесса пиролиза содержащейся в древесине целлюлозы в олефины (пропилен и этилен). Получившиеся газы очищаются системой фильтров от сажи, золы и других примесей, а затем охлаждаются. После охлаждения продукты оказываются во вторичной камере сгорания, где продолжают гореть, нагревая стенки котла. Для улучшения процесса горения в эту же топку подается воздух. О технических моментах подробно рассказано в видео ниже.

КПД пиролизных котлов выше по сравнению с обычными дровяными печами и котлами, и потраченные на создание самодельного газового генератора время и средства в перспективе окупятся. Тем более что дровяной газогенератор можно сделать не только отопительным, но и водонагревательным оборудованием. Для этого нагревающиеся в процессе горения дров стенки котла соединяются с теплообменником.

Пиролизный котел (газогенератор) с бойлером косвенного нагрева

Плюсы и минусы использования газогенераторов на дровах

Среди преимуществ использования газовых генераторов стоит отметить:

Широкому распространению дровяных генераторов газа мешает несколько недостатков, главным из которых можно назвать большие габариты устройства. В видео ниже показан газогенератор, использующийся в процессе отопления слесарного цеха площадью 1200 м².

Исходя из слов автора видео (см. ниже), при использовании газгена эффективность системы отопления выросла на 33%, но не сказано, каковы расходы на электроэнергию потребляемую вентилятором.

Кроме того, в процессе эксплуатации оборудование требует постоянной очистки – регулярно очищают центрифугу, топку и охлаждающие элементы. К минусам относится и необходимость в периодической замене «расходников» (фильтров для получаемого с помощью установки газа) и использовании только древесины с влажностью до 20%.

Дрова для растопки требуют места для хранения, а газ начинает образовываться только через 20–30 минут после начала горения. Применяя газогенератор для частного дома, на два последних недостатка не стоит обращать внимания, но для автомобиля эти минусы критичны. Регулировать температуру в топке практически невозможно, а стенки камеры сильно нагреваются, поэтому служит оборудование меньше по сравнению с дровяными печами и котлами использующимися для отопления.

Серийный автомобильный газогенератор

Изготовление дровяного газогенератора для частного дома

Важный нюанс, который следует учитывать, создавая дровяной газогенератор своими руками – схема оборудования. На ней указываются не только элементы, но и направления движения потоков воздуха и газа. В Интернете можно найти разные варианты генераторов газа, а одним из самых популярных среди отечественных домовладельцев является устройство, собирающееся на основе металлической 200-литровой бочки.

Принципиальная схема одного из дровяных газогенераторов

В верхней части цилиндрического корпуса устраивается бункер для древесины, объем которого принимается равным примерно 60–70 литрам. В качестве фильтрующего элемента генератора обычно используют зигзагообразную трубу. Можно взять для этого и корпус огнетушителя. Фильтр комплектуется краном, позволяющим собирать и выводить наружу конденсат, который появляется при сгорании сырой древесины.

Самодельный дровяной генератор газа

Принцип действия газогенератора на дровах, устройство и чертеж которого используются для создания самодельного устройства, заключается в следующем:

При сгорании влажных дров газ попадает в «юбку» и при контакте с холодным воздухом оставляет небольшое количество воды. Жидкость проходит через сепаратор, изготовленный из трубы со вставленной внутрь ребристой пластиной и сливается наружу. Для увеличения КПД котла, полученное при горении дров и очищенное газообразное топливо используется для дополнительного нагрева, попадая во вторую зону горения. При этом наружу выходит только углекислый газ (CO₂).

В видео ниже представлен вариант газгена для отопления изготовленный из листового металла.

Создавая газген своими руками, можно предусмотреть в конструкции бойлер. Вода нагревается обратным горючим газом, дополнительно охлаждающимся во время этого процесса. В среднем, такое оборудование обеспечивает нагрев 5–10 л воды в минуту на 20–30 градусов.

Особенности монтажа и использования

Место для оборудования выбирается с учетом отсутствия у вырабатываемого газа запаха и его опасности для человеческого организма. Поэтому устанавливать самодельные газогенераторы на дровах желательно в отдельных помещениях. Комната должна соответствовать тем же требованиям, что и котельная – иметь хорошую принудительную вентиляцию и объем не меньше 15 кубометров.

Для вывода газа применяется специальная газовая труба, закрепляемая хомутами к патрубку генератора. Под установкой обязательно предусматривается основание из несгораемых материалов. Также стоит отметить, что работы по сборке газогенератора должны выполняться профессионалом – если опыта в проведении таких работ нет, от изготовления самодельного устройства для получения газа или увеличения КПД сгорания дров лучше отказаться.

Автомобильный генератор газа

Отличием генератора газа для транспортного средства является его компактность и увеличенная надежность – хотя даже такие характеристики не позволяют ехать на машине с большой скоростью. Впрочем, разгон до 80–90 км/ч вполне возможен. Материалом изготовления автомобильного газогенератора чаще всего выступают металлические емкости. Серийное производство предусматривает использование нержавеющей стали, благодаря чему уменьшается масса генератора и улучшаются эстетические параметры. Кустарное производство таких приборов приводит к получению эффективных, но не слишком аккуратных на вид и тяжелых дровяных печей, газ от которых передается к газовому двигателю авто.

Автомобиль «Нива» работающий при помощи газогенератора

Неплохим вариантом для создания генератора газового топлива для небольшого автомобиля может стать старый пропановый баллон. Для внутренней части схемы устройства предусматривают использование ресивера от грузовика объемом 20 или 40 л. Для колосниковой решетки выбирают тонкий металл, для патрубков – обычные трубы для отопления.

Колосниковая решетка автомобильного газогенератора

Крышку с крепежом делают из верхней части баллона или листовой стали. Уплотняют ее с помощью обработанного графитовой пропиткой асбестового шнура. Грубый фильтр делается из старого огнетушителя или соответствующего по длине куска трубы. В нижней части фильтрующего элемента устанавливают конусообразную насадку, через которую будет отгружаться зола. Сверху трубу или огнетушитель накрывают крышкой со встроенным в нее патрубком.

Газовый генератор с фильтром

Наличие охладителей, в качестве которых часто применяются биметаллические отопительные радиаторы, требуется по двум причинам:

Еще один важный элемент конструкции – смеситель, позволяющий регулировать пропорции газовоздушной смеси. Если не менять концентрацию топлива, в двигатель будет поступать газ с теплотой сгорания 4.5 МДж/м 3 , что в 7,5 раз меньше, чем у обычного пропана. Изменяя пропорцию с помощью специальной заслонки, газовоздушную смесь приводят в соответствие с обычным газом.

Ознакомьтесь с серией видео по созданию газогенератора для автомобиля «Москвич».

Установка на автомобиль

Перед тем как устанавливать газогенератор работающий на дровах, требуется выбрать подходящее место. На грузовых авто, установка размещается между кабиной и кузовом, на автобусах – сбоку (со стороны водителя). Для легкового автомобиля допускается два варианта – монтаж в багажнике или на отдельном прицепе.

Газогенератор в багажном отделении выглядит аккуратнее и не нарушает дизайн транспортного средства. Но пользоваться таким устройством неудобно, а места для перевозки грузов практически не остается. Отдельная установка прибора на прицепе позволяет не только сохранить пространство в багажнике, но и упрощает ремонт оборудования. Кроме того, прицепной газогенератор можно при необходимости отсоединить, переведя машину на бензин или баллонный газ. Недостаток варианта с прицепом – увеличение общей длины транспорта, создающее проблемы при парковке, и дополнительные расходы на приобретение прицепа.

Один из способов размещения дровяного газогенератора в авто

Выводы

Создавая домашний газогенератор для отопления дома или работы ДВС, можно получить приспособление, позволяющее отчасти заменить природный газ и вырабатывать электричество, уменьшающее расход дров за счет увеличения КПД и повышающее время горения одной порции твердого топлива. Время горения одной закладки древесины в топку газового генератора при использовании полученного газа как дополнительного энергоносителя, достигает 8–20 часов. Эксплуатация оборудования достаточно простая, если не считать периодической очистки, а замены требуют только фильтрующие элементы.

Несмотря на эти плюсы, устанавливать самодельный древесный газген на автомобиль нецелесообразно Экономия окажется не такой значительной, как снижение уровня комфорта использования транспортного средства и непредсказуемые последствия для двигателя внутреннего сгорания. Единственным веским аргументом в пользу такого решения, могут быть лишь проблемы с приобретением бензина.

Приемлемый вариант – сборка своими руками газогенератора для частного дома. В этом случае прибор станет источником газа для отопительного котла, газовой плиты и небольшой домашней электростанции.

Как сделать газогенератор для автомобиля своими руками

Эта статья – для мастеровитых энтузиастов, не жалеющих времени и сил для достижения результата. Зачем такая преамбула? Потому что здесь пойдет речь о том, как сделать газогенератор своими руками. Это довольно сложный агрегат, вырабатывающий из дров и угля горючее, способное заменить традиционные виды топлива – бензин в автомобиле и природный газ в доме. Мы познакомим вас с устройством газгена и трудностями, связанными с его изготовлением, установкой и эксплуатацией.

Схема газогенератора и принцип работы

Углерод – это основа всей биомассы нашей планеты, в том числе древесины и различных углей, в который превратились спрессованные растения за миллионы лет. В отопительных котлах и двигателях внутреннего сгорания (ДВС) мы сжигаем углеводороды, добываемые из недр земли: метан, пропан и бензин. Они дорожают с каждым годом, заставляя домашних умельцев искать новые пути с помощью старых изобретений. Одно из них – автомобили с газогенераторами на дровах, появившиеся в начале прошлого столетия.

В первой половине 20-го века дровяными агрегатами оснащались легковые и грузовые авто

Суть идеи в том, чтобы путем пиролиза получать из дерева газообразную горючую смесь, состоящую из нескольких соединений на основе углерода:

Примечание. Основным горючим компонентом смеси является окись углерода СО, доля остальных веществ из приведенного перечня невелика. Присутствуют в ней и другие газы, называемые балластными, – азот, углекислый газ (СО2) и водяной пар. Данные о процентном соотношении веществ в конечном продукте и его теплотворной способности представлены в таблице:

Для выделения газообразного топлива служит пиролизный газогенератор на дровах (иначе – газген), чье устройство показано на схеме. Это закрытая емкость с колосниками, заполняемая твердым топливом через верхний бункер, вместо дымохода – патрубок выхода газовой смеси. Принцип работы газгена следующий:

  1. Розжиг и горение массива дров происходит снизу, над колосниками. В камеру через фурмы вдувается воздух в ограниченном количестве (35% от нужного для полного сжигания объема).
  2. В зоне горения выделяется большое количество тепла и в результате реакции кислорода с углеродом образуется углекислота СО2. Содержание угарного газа и других воспламеняющихся веществ здесь невелико.
  3. В зоне восстановления (газификации) под воздействием высокой температуры углекислый газ насыщается углеродом из древесины и превращается в горючее соединение – СО. Здесь же происходит разложение водяного пара и образование свободного водорода.
  4. Раскаленные газы, проходя через верхние слои топлива, подсушивают дерево и заставляют его превращаться в полукокс (сухая перегонка), благодаря чему выделяется больше углерода.
  5. Газовая смесь покидает корпус газгена и отправляется на последующую очистку для подачи в двигатель внутреннего сгорания или котел.

Функциональная схема газогенератора прямого процесса

Для справки. Восстановление углекислоты (преобразование в СО) протекает с поглощением тепла, выделяемого в процессе горения. Кстати, между зонами нет четких границ и на чертеже они показаны условно.

Для ясности мы описали генерацию горючего путем прямого процесса газификации, когда массив топлива движется навстречу воздушному потоку. Существуют и другие способы – обращенный процесс (воздух продувается сверху вниз) и горизонтальный метод, показанный выше на схеме газогенератора. Если вы хотите подробно разобраться в теоретических моментах, предлагаем посмотреть следующее видео:

Конструкция установки

Чтобы успешно эксплуатировать авто на дровах или сжигать полученное топливо в котле, одного газогенератора недостаточно. Дело в том, что помимо балластных газов, самодельное горючее содержит летучие примеси и смолы, проще говоря, — дым и сажу. Ни автомобильный мотор, ни горелочное устройство котла не рассчитано на такое топливо и быстро выйдет из строя. Поэтому была придумана система фильтрования, входящая в состав газогенераторной установки и включающая 3 дополнительных агрегата:

Очередность размещения этих элементов показана на технологической схеме:

Циклон для газогенератора представляет собой вертикальный цилиндр с двумя патрубками и конусом на конце, как показано на чертеже. Загрязненная газовая смесь, попадая внутрь него, движется по кругу на высокой скорости, за счет чего крупные и средние частицы золы отбрасываются на стенки центробежной силой и выводятся через отверстие в конусе.

Схема работы циклона, который очищает силовой газ от примесей

Чем выше температура газа, тем меньше его плотность. Это значит, что горючее на выходе из газгена нельзя использовать в ДВС без предварительного охлаждения, иначе оно просто не воспламенится в цилиндрах. Поэтому в промышленных газогенераторных установках сразу после циклона ставится воздушный либо водяной теплообменник, а следом – компрессор, нагнетающий охлажденную газовую смесь в распределительную емкость.

В конце технологической цепочки стоит фильтр тонкой очистки, удаляющий из полученного топлива мелкие частицы сажи и золы. Пример такого агрегата – так называемый скруббер, в котором газы очищаются за счет продувания через воду. Теперь, когда мы разобрались с технологией производства горючего, можно сделать собственную недорогую установку, способную обеспечить работу двигателя внутреннего сгорания на дровах.

Самодельный газген, изготовленный заграничными коллегами

Изготовление газгена для автомобиля

Перед тем как сделать работоспособный газогенератор для автомобиля, предлагаем ознакомиться с некоторыми рекомендациями:

  1. Организовать подачу силового газа в современном авто с инжектором – задача непростая. Придется менять настройки контроллера (прошивку), иначе мотор на древесном топливе работать не будет. Нужна машина со старой системой топливоподачи – карбюратором.
  2. Чем больше мощность и рабочий объем двигателя, тем выше производительность должна быть у газогенератора. Соответственно, он вырастет в размерах.
  3. Чтобы уместить установку в багажник легкового авто, потребуется вырезать часть днища. Если вы не хотите затрагивать кузов, то сразу планируйте ставить дровяной генератор с фильтрами и охладителем на прицеп.
  4. Для изготовления камеры газификации, где температура превышает 1000 °С, применяйте низкоуглеродистую толстую сталь (4—5 мм).
  5. Чтобы уменьшить содержание смол в газовой смеси, делайте камеру с горловиной, как это показано на чертеже.

Важный момент. Не стоит увеличивать диаметр камеры газификации (на чертеже он равен 340 мм) с целью добиться большей производительности. Прирост получится мизерный, а качество переработки древесины ухудшится. А вот высоту 183 см выдерживать не обязательно, разве что вы поставите агрегат на прицеп или на раму грузовика. Топливный бункер и зольник можно укоротить.

Для сборки внутренней части автомобильного газогенератора (бункера) сгодится старый пропановый баллон, ресивер от грузовика КаМАЗ или толстостенная труба. Учитывая, что диаметр стального сосуда равен 300 мм, остальные размеры нужно пропорционально уменьшить. Исключение – камера газификации, ее минимальный диаметр составляет 140 мм. На кожух и крышку генератора пойдет металл толщиной 1.5 мм. Последняя уплотняется графитно-асбестовым шнуром.

Варианты охладителей горючей смеси из автомобильного радиатора и батареи отопления

Сопутствующие агрегаты – фильтры и охладители – делаются так:

  1. Циклон сварите из отработавшего огнетушителя или отрезка трубы диаметром 10 см, как это изображено на чертеже. Входной патрубок приделайте сбоку, выпускной – сверху.
  2. Охладитель силового газа лучше сделать из стальных труб в виде змеевика. Есть и другие варианты: использование старых конвекторов, батарей отопления и радиаторов.
  3. Фильтр тонкой очистки изготовьте из любой цилиндрической емкости (например, бочки), наполненной базальтовым волокном.

Более детальную информацию о сборке газогенератора своими силами вы получите, посмотрев видео:

Для розжига и запуска газгена вам потребуется вентилятор в виде улитки, устанавливаемый в моторном отсеке (для испытаний сойдет и бытовой пылесос). К нему требование простое: детали, соприкасающиеся с газовой смесью, должны быть металлическими. Топливная магистраль, ведущая к карбюратору, прокладывается под днищем авто и выполняется из стальной трубы.

Для справки. Если вместо дров использовать древесный уголь, то примесей на выходе газогенератора будет значительно меньше, что хорошо для двигателя. Такое топливо выжигается из дерева по простой технологии – в закрытой бочке или яме.

Подключение и запуск ДВС

Поскольку теплотворная способность генерируемого из дров топлива гораздо ниже, чем у бензина, то для нормальной работы мотора соотношение воздух/горючее нужно изменить. Для этого придется смастерить смеситель и поставить его на впускном тракте. Простейший вид смесителя – воздушная заслонка, управляемая тягой из салона.

Завести холодный мотор на дровах – та еще задачка. Поэтому не стоит полностью отказываться от бензина, а подавать его только во время запуска, а потом переходить на горючее, вырабатываемое газгеном. Чтобы реализовать переключение на разные виды топлива, изготовьте смеситель по схеме, предложенной в книге И. С. Мезина «Транспортные газогенераторы»:

Примечание. В этой же книге вы найдете массу полезной информации касательно получения газообразного топлива из различных видов древесины и угля.

Теперь про особенности пуска и работы ДВС на древесине и угле:

Примечательно, что после кратковременных стоянок машина спокойно заводится от газгена, без перехода на бензин. После длительного простоя потребуется 5—10 минут на повторный розжиг установки. Как происходит запуск двигателя авто от самодельного газогенератора на дровах, смотрите в следующем видеоматериале:

Заключение

Дровяные газогенераторы, сделанные своими руками, можно не только ставить на автомобили, но и применять для домашних нужд. Про отопительные котлы мы уже говорили. Также многие домовладельцы пользуются бытовыми электрогенераторами, работающими от дизельных или бензиновых двигателей. Если их перевести на дрова, то получаемая от электростанции энергия станет гораздо дешевле.

Принцип работы и ВАХ тиристоров различных видов

Для коммутации и регулирования мощного напряжения используются тиристоры, которые представляют собой разновидность полупроводниковых приборов. Сегодня применяются различные по своей мощности коммутаторы, обеспечивающие правильную работу электросети. Нужно лишь грамотно выбрать ВАХ (вольтамперная характеристика) тиристора, что позволяет исключить поломки оборудования, обеспечивая его правильное функционирование.

Особенности полупроводников

Основное назначение тиристорных ключей — это передача электротока в прямом направлении. В закрытом состоянии полупроводник задерживает прямое и обратное напряжение, обеспечивая тем самым регулировку электросети.

Структура тиристоров включает три вывода:

Все полупроводники имеют свои вольтамперные характеристики, по которым можно судить о назначении и состоянии этого элемента. Мощные ключи способны работать при напряжении в 5000 вольт, а максимально допустимая сила тока составляет 5000 ампер.

Принцип работы

Принцип работы тиристора чрезвычайно прост: его включение осуществляется за счёт подачи на вывод мощных токовых импульсов. Такие сигналы по отношению к катодам должны быть положительными. На работу тиристора влияет температура полупроводника и способ приложения напряжения и тока на используемые в схеме ключи.

В электроцепи, где используются тиристоры, исключается высокая скорость нарастания напряжения, что может привести к самопроизвольному включению элемента. Поэтому устанавливаются дополнительные диоды и цепи, которые обеспечивают выравнивание напряжения, предупреждая паразитные всплески. Одной из особенностей использования ключей является наличие в цепи крутизны характеристик сигнала управления, что необходимо для их правильной работы.

Основные разновидности

На сегодняшний день существует несколько основных типов полупроводников, которые отличаются своей конструкцией, принципом коммутации и рядом других параметров. Наибольшее распространение получили следующие виды тиристоров:

Параметры и ВАХ тиристоров в зависимости от их типа существенно различаются. Соответственно, подобрав ту или иную разновидность, можно будет обеспечить правильное функционирование электроцепей, упростив схему выполнения оборудования.

Способы коммутации

Управление работой ключей выполняется при помощи соответствующих сигналов коммутации, которые позволяют открывать и закрывать входы, обеспечивая при этом правильную работу электрооборудования.

Принято выделять два способа коммутации:

Естественная коммутация проводников возникает в тех случаях, когда ключ используется с переменным током. Перенаправление происходит при падении электротока до нулевого значения. Такой способ управления приборами не получил должного распространения, так как при его использовании сложно обеспечить правильность работы электроцепи, существенно снижая функционал тиристоров.

При принудительной коммутации необходимы дополнительные конденсаторы, которые заранее заряжаются за счёт нажатия кнопки ключа. В используемую схему управления дополнительно включается LC-цепь, обязательным условием в которой является заряженный конденсатор. Мощные колебания тока происходят при переходе в нагрузочной цепи, что позволяет осуществлять коммутацию тиристоров. На сегодняшний день именно принудительное управление с полупроводниками получило наибольшее распространение, что объясняется его универсальностью, простотой и максимальной надежностью.

Разновидности схем принудительного управления

Для управления работой ключей могут использоваться различные типы принудительной коммутации. Чаще всего применяют схему с коммутирующим конденсатором с обратной полярностью. Такой диод включается в цепь с помощью дополнительного вспомогательного тиристора, что обеспечивает формирование заряда на рабочий полупроводник.

Ток конденсатора направляется навстречу току с основного ключа, что позволяет снизить напряжение в сети, вплоть до падения этого параметра до нуля. При уменьшении тока происходит отключение тиристора, после чего такт повторяется, что позволяет правильно управлять работой всей электроцепи и отдельных ее элементов в частности.

Также возможно использование схемы принудительной коммутации, где подключены LC-цепочки. В начале коммутации ток от LC-цепочки направляется навстречу рабочему напряжению, происходит их быстрое уравнивание и тиристор отключается.

Из колебательной схемы электроток протекает через ключ в полупроводниковый диод. К тиристорам прикладывается соответствующее напряжение, которое по модулю равняется показателю падения напряжения на диоде.

Использование в мощных схемах

Основное назначение тиристоров — это организация правильной работы мощной схемы. Включив в цепь полупроводники, можно осуществлять следующие операции:

Особенностью тиристорных ключей является их свойство проводить ток исключительно в одном направлении. Поэтому, используя их в цепях с переменным током, необходимо обеспечить параллельное включение. Средние показатели электротока в момент подача сигналов на тиристоры могут изменяться, что вынуждает использовать дополнительные конденсаторы, для правильной организации работы цепи.

Фазовый способ управления работы с коммутацией принудительного типа позволяет регулировать нагрузку изменением амплитуды напряжения между фазами. Такая искусственная коммутация выполняется с помощью специальных цепей или установки дополнительных запираемых ключей. Фазовый метод управления применяется в зарядных устройствах, где требуется регулировать силу тока, с учетом уровня накопленной энергии аккумулятором.

Широтно-импульсную технологию управления часто называют шим-модуляцией тока. При открытии тиристора подается сигнал управления. В переходной фазе напряжение становится нулевым, что является сигналом к закрытию ключа. Токовая кривая при использовании фазового управления будет не синусоидальной, а полностью зависящей от формы сигналов напряжения питания. Широтно-импульсное управление имеет сложную схему реализации, поэтому такой способ коммутации применяется в промышленном оборудовании и мощных блоках питания.

Правильное подключение и защита

Силовые тиристоры критичны к показателям скорости нарастания тока. Значение электротока при протекании его обратно через ключ может падать до нуля, что приводит к перенапряжению полупроводников. Для защиты ключей используются дополнительные диоды и разнообразные схемы, позволяющие защитить приборы в динамических режимах.

Применение такой схемы позволяет параллельно включать в работу ключи, что предотвращает падение до нуля обратного тока и перенапряжения полупроводников. На сегодняшний день имеется множество вариантов схематических модификаций цепей, которые используются в зависимости от параметров работы тиристоров в различных условиях и режимах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *