НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ


НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

В любительской практике для зарядки аккумуляторов, для гальванопластики и других целей часто необходим источник постоянного тока напряжением в несколько вольт.

Для этого можно напряжение сети переменного тока понизить до нужной величины трансформатором и преобразовать в постоянный ток электрическим выпрямителем.

Электрические выпрямители представляют собой устройства с резко выраженной односторонней проводимостью, т.о есть они оказывают малое сопротивление электрическому току в одном направлении и значительное — в обратном. При включении их в цепь переменного тока они пропускают через себя ток практически в одном направлении.

Для выпрямления токов средней величины (в несколько ампер) при низком напряжении наиболее удобны твердые выпрямители, собранные из селеновых или купроксных пластинок (или шайб). Однако предпочтение следует отдать селеновым шайбам, так как их рабочее напряжение (на один элемент) почти в четыре раза выше купроксных.

Устройство селеновых выпрямителей

На рис. 11 приведен схематический разрез выпрямительной селеновой шайбы. Эта шайба состоит из стального или алюминиевого основания, на которое наплавлен тонкий (0,05—0,07 мм) слой селена, покрытый, в свою очередь, легкоплавким сплавом из олова, кадмия и висмута. Такая шайба после термической обработки и -формовки ее током приобретает свойство пропускать ток в одном направлении. Между поверхностью кристаллического селенами металлическим (катодным) слоем в ней образуется весьма тонкий переходный слой, называемый запорным слоем. Этот слой и определяет основные физические особенности селеновой шайбы: хорошо пропускать электро

ны от катодного слоя через селен к алюминию или железу и почти не пропускать их в обратном направлении.

Наша электропромышленность изготовляет селеновые выпрямительные шайбы различных

диаметров на рабочее напряжение 16—18 в и допустимую плотность тока 0,05 а на квадратный сантиметр полезной площади шайбы. Купроксные шайбы в силовых выпрямителях применяются теперь реже.

Прій сборке выпрямителя селеновые шайбы, имеющие обычно в центре отверстие, монтируются столбиком на металлическом стержне, от которого они изолируются специальными втулками.

Шайбы в одном столбике допускают любое взаимное соединение (последовательное, параллельное или смешанное) в зависимости от выбранной схемы, выпрямляемого напряжения, тока и размеров шайб. Для этого применяется вспомогательная арматура (рис. 12). Пружи-

Изоляционная

шайба

Рис. 12. Детали селенового столбика

нящая шайба большого диаметра обеспечивает надежный контакт с катодным слоем, а изоляционная шайба, подложенная под нее, ограничивает чрезмерное нажатие на этот слой при плотной стяжке столбика. Контакт с базовой шайбой достигается при помощи контактной шайбы малого диаметра. Для выводов применяются выводные лепестки. Отдельные выпрямительные шайбы или группы шайб при параллельном и смешанном соединении изолируются друг от друга изоляционными шайбами.

Если при переборке имеющихся селеновых столбиков по желаемой схеме могут потребоваться дополнительные выводные лепестки, их легко сделать из кусочков листовой латуни или меди.

Схемы выпрямителей

Для выпрямления однофазного переменного тока можно применить одну из трех основных схем выпрямления, показанных на рис. 13, 14

Рис. 11. Выпрямительная селеновая шайба (схематический разрез) :

/ — металлическая (баловая) шайба; 2 — слой селена; 3 — металлический (катодный) слой

НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

67

и 15. Здесь выпрямительный элемент или, «ак его обычно называют, вентиль условно изображен в виде сочетания треугольника и жирной короткой линии. Основанию треугольника на схематическом изображении селенового

Схема, приведенная на рис. 14, позволяет получить двухполупериодное выпрямление. Поочередная работа двух вентилей, включенных в обе половины вторичной обмотки трансформатора, обеспечивает использование дви-

вентиля соответствует базовая шайба, а жирной линии — катодный слой.

В зависимости от величины тока и величины выпрямляемого напряжения вентиль может состоять из одной шайбы или из нескольких шайб, соединенных между собой последовательно, параллельно или смешанно. Над схемами помещены рисунки соответствующих им селеновых столбиков с одной шайбой в каждом вентиле. Под каждой схемой приведено графическое изображение производимого выпрямления.

Схема, показанная на рис. 13, обеспечивает получение однополупериодного выпрямления. Применение ее позволяет пропускать только один полупериод синусоиды переменного тока. Поэтому при очень большой прерывистой пульсации выпрямленного тока коэффициент полезного действия получается низкий. Выпрямленное напряжение на нагрузке составляет 0,45 от величины напряжения, понижающей обмотки трансформатора.

Однополупериодная схема обладает существенным преимуществом ■— простотой. Для ее сборки нужен только один вентиль. Практически она пригодна только для зарядки аккумуляторов.

жения тока в обоих направлениях. Поэтому, несмотря на то, что в цепи нагрузки этой схемы протекает так же как и в предыдущей схеме пульсирующий ток, здесь нет длительного перерыва тока. Схема является наиболее экономичной. Выпрямленное напряжение в ней составляет около 0,9 от величины переменного напряжения, даваемого одной половиной обмотки. При этой схеме требуется применение специального трансформатора со вторичной обмоткой, рассчитанной на удвоенное напряжение и имеющей среднюю точку, от которой сделан вывод.

Схема мостика (см. рис. 15) обеспечивает двухполупериодное выпрямление с обычным трансформатором, без средней точки.

Величина выпрямленного напряжения на нагрузке составляет также около 0,9 величины напряжения вторичной обмотки трансформатора. Для сборки выпрямителя по этой схеме нужно четыре вентиля.

Для облегчения проектирования низковольтного селенового выпрямителя мы приводим сводную таблицу данных селеновых выпрямителей для всех размеров шайб, изготовляемых в СССР.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

б-S

Таблица данных селеновых выпрямителей

Количество

Допустимое

Допустимый ток для одной шайбы Jmax

последова-

напряжение

Возможное

в а

в ы п р я м и -тел я

тельно соединенны X шайб

вторичной обмотки трал-

выпрямленное напряже-

0

100 мм

в одном вен-

сформатора

ние U в в

0 18 мм

0 25 мм

0 35 мм

0 45 мм

тиле

иЭфф в в

Однополу-

і

10

4

0,035

0,07

0,14

0,3

1,5

периодная

9

21

8

3

32

13

Двухполу-

і

10

8

0,07

0,14

0,28

0,6

3

периодная

2

21

18

3

32

27

Мостикопая

1

20

16

0,07

0,14

0,28

0,6

3

9

40

32

3

60

48

Примечание. В графе иэфф для двухполупериодной схемы указано напряжение одной половины вторичной обмотки трансформатора.

Таблица составлена для одной, а также для двух и трех шайб, последовательно соединенных между собой в каждом вентиле.

Для выпрямителя нужен понижающий трансформатор. Первичная обмотка этого трансформатора должна быть рассчитана для включения в электросеть переменного тока (обычно 127 или 220 в). Понижающая же обмотка должна давать напряжение, величина которого определяется выбранной схемой, числом последовательно соединенных шайб в каждом вентиле и величиной нужного выпрямленного напряжения.

Диаметр провода как вторичной, так и первичной обмоток (выбирается, исходя из требуемой величины выпрямленного тока, из расчета

1,5—2 а нагрузки на квадратный миллиметр сечения провода.

Параллельно выходным клеммам выпрямителя желательно подключить электролитический конденсатор (указан на схемах пунктиром) большой емкости (20—50 мкф), который значительно сгладит пульсацию постоянного тока, а при однополупериодной схеме (ом. рис. 13) значительно повысит выпрямленное напряжение.

Рекомендуем строить выпрямитель на несколько большее выпрямленное напряжение, чем вам нужно. Это сделает его более универсальным и позволит воспользоваться данными, приведенными в таблице.

Излишек выпрямленного напряжения может быть всегда погашен реостатом, включенным в цепь первичной или вторичной обмоток трасформатора. Реостат, кроме того, позволит производить плавную регулировку выходного

напряжения. Для контроля работы схемы неплохо в цепь выпрямленного тока включить амперметр.

Алтіиниебая Железная

пластина пластина

электролит

+

Рис. 16. Банка содового (электролитического) выпрямителя

До изобретения твердых выпрямителей, селеновых їй купроксных для выпрямления токов средней силы и низкого (напряжения широко применялись электролитические (жидкостные) выпрямители с электродами из алюминия или тантала. Электролитические выпрямители работают удовлетворительно. При отсутствии селеновых или купроксных шайб можно сделать и такой выпрямитель.

ПРОСТЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

6‘0

Устройство электролитического содового выпрямителя показано на рис. 16.

Такой выпрямитель состоит из стеклянной банки с налитым в нее раствором питьевой соды (80 г соды на 1 л воды), в который опушены изолированные друг от друга алюминиевая и железная пластины.

Действие содового выпрямителя основано на свойстве алюминия в месте соприкосновения с электролитом покрываться оксидной пленкой, которая обладает односторонней проводимостью (электроны проходят только в направлении от железа к алюминию). Содовый выпрямитель может быть собран по любой из приведенных схем (рис. 13, 14 и 15) с применением одной, двух или четырех банок. Основанию треугольника на схематическом изображении будет соответствовать алюминиевый электрод, а вершине его — железный. Алюминиевую анодную пластину нужно изготовить из химически чистого алюминия, а с поверхности железной пластины (катода) необходимо удалить напильником или наждачной шкуркой слой окислов или окалины.

В качестве анодной пластины может быть использована фольга из чистого алюминия, извлеченная из пробитого электролитического конденсатора.

Стеклянные банки следует брать емкостью не менее литра, а площадь электродов должна быть по возможности большей.

Сверху электролит следует залить слоем минерального масла в несколько миллиметров, который обеспечит уменьшение разъедания алюминия в местах перехода металла из жидкости в воздух и помешает чрезмерному испарению воды.

Содовый выпрямитель допускает переменное напряжение до 30 в на банку. Плотность выпрямленного тока лимитируется нагревом электролита, температура которого не должна превышать 60°.

ПРИМЕРЫ ПОЛЬЗОВАНИЯ ТАБЛИЦЕЙ

1. Нужно построить селеновый выпрямитель для зарядки аккумулятора напряжением 6,3 в, емкостью 10 а-ч.

Выпрямитель должен давать 7—8 в (с запасом) при токе до 1 а (зарядный ток аккумулятора). Имеются селеновые шайбы диаметром 36 мм.

Силовой трансформатор будем наматывать специально для этого случая, что позволяет нам выбрать любую схему.

Выбираем двухполупериодную схему (см. рис. 14), так как она позволяет получить нужное нам напряжение при одной шайбе в вентиле.

В графе допустимого тока для одной шайбы (/„ы' ) при этой схеме находим, что одна шайба диаметром 35 мм допускает ток 0,28 а. Значит, каждый вентиль должен состоять из четырех параллельно соединенных шайб.

Так как в схеме работают два вентиля (в каждом плече по одному), то всего потребуется 8 шайб.

Если бы мы взяли шайбы диаметром 45 .н.ч, можно было бы ограничиться двумя шайбами в каждом вентиле или четырьмя для всего выпрямителя.

Понижающая обмотка трансформатора должна для этой схемы состоять из двух половин напряжением 10 в на каждой половине и обеспечить ток величиной в 1 а. Так как выпрямитель предназначен для зарядки аккумулятора и, следовательно, пульсация выпрямленного тока допускается, можно обойтись без конденсатора на выходе схемы.

2. Для работы никелировочной ванны нужен выпрямитель, дающий напряжение до 2,5 в при токе, не превышающем 0,1 а. Пульсация выпрямленного тока должна быть по возможности сглажена.

- Имеются селеновые шайбы диаметром 25 мм. Желательно использовать силовой трансформатор от радиоприемника с накальной обмоткой 6,3 в.

Выбираем мостиковую схему (см. рис. 15) и подсчитываем, какое выпрямленное напряжение мы можем получить при использовании этого трансфоратора. Выпрямленное напряжение при мостиковой схеме составляет примерно 0,9 от приложенного переменного и, следовательно, будет равно 6,3 X 0,9 « 5,6 в.

Из таблицы видно, что допустимое рабочее напряжением 10—15 в), который значительно сгладит пуль-больше нашего. Значит, для сборки схемы нам нужно 4 шайбы, по одной в каждом вентиле.

На выходе схемы подключим электролитический кенденсатор (емкостью 20—50 мф с рабочим напряжением 10—15 в), который значительно сгладит пульсацию.

Первичную обмотку трансформатора следует включать в электросеть через переменное проволочное сопротивление (реостат), что позволит плавно регулировать напряжение на выходных клеммах выпрямителя.



Своими руками, 1957



фильм Блондинка за углом смотреть онлайн фильм Маленькая Вера смотреть онлайн фильм Любовь и голуби смотреть онлайн