> Техника, страница 34 > Выпрямители

Выпрямители

Выпрямители, специальные устройства для трансформации переменного тока в постоянный.

I. Выпрямители в радиотехнике.

В радиотехнике В. применяются для питания анодов ламповых передатчиков, или для зарядки аккумуляторов анода и накала приемных устройств, или же, наконец, для непосредственного питания приемника. В зависимости от того или другого назначения выбирается и система выпрямителей.

В. для питания анодов ламповых передатчиков. Такого рода выпрямители развивались вместе с ламповыми передатчиками и стали применяться как только были разработаны генераторные лампы на высокие напряжения, свыше 3 000—4 000 V, при которых машины постоянного тока были раньше мало надежны. В. служат пустотные вентили с накаленным катодом (кенотроны), ртутные В. и В. с накаленным венельтов-ским катодом и благородными газами (неон).

1. Кенотронные В. Наибольшее распространение в настоящее время имеют кенотронные В. Достоинства их: постоянство (при условии постоянства накала), независимость характеристики от воздействия схемы, в которой работает кенотрон, и возможность работать при очень высоких напряжениях, превосходящих 15 000 У. При высоких напряжениях кпд устройства достаточно высок; с понижением выпрямленного тока он сильно падает в виду значительного расхода на накал катода и большого падения напряжения в кенотроне. В табл. 1 приведены основные данные кенотронов общества «Телефункен». |

Таблица 1 .—О сновные данные кенотронов общества «Телефунке н».

(фигура 2). Напряжение холостого хода В. в обоих случаях равно: V=V~2 Щфф. Пульсации выпрямленного тока обычно сглаживаются фильтром, состоящим из конденсатора, в некоторых случаях с добавкой

системы дросселей. Схема фигура 3 дает возможность получения такого же напряжения вы-

,Γη

Фигура 2.

	Выпрямленный ток		Накал катода		К
Тип	Максим, напримерв V	Ток в А	в V	в А	Эмисси в А	Число анодов
56	250	0,006	10	1,5	0,035	1
40	6 000	0,060	12	8	0,250	1
45	6 000	0,250	14	12	1	1
46	20 000	0,075	16	8	0,3	1
61	20 000	0,75	32	16	3	1
66	3 000	0,6	28	12	2	2
219	16 000	0,5	35	25	5	Водин, охл.
221	16 000	3	35	46	10	»

При малых мощностях применяются кенотроны с воздушным охлаждением, а при больших, свыше 5 kW, — с медными или железными анодами, охлаждаемыми водой. Плоская форма анода значительно понижает падение напряжения в кенотроне и улучшает его кпд. Для питания малых передатчиков (до 1 kW) часто применяется схема с одним кенотроном, как показано на фигуре 1 (где I—переменный ток, Г—постоянный ток и к—кенотрон), причем используется лишь одна половина периода. В этом случае получается значительное падение напряже-ния при переходе от холостого хода к нагрузке и малый кпд установки. В более мощных устройствах при однофазном токе применяется схема с полным выпрямлением при трансформаторе, имеющем половинное напряжение; эта схема имеет, кроме того, преимущество перед другими в виду лучшего использования меди вторичной обмотки трансформатора, так как по ней идет не пульсирующий, а переменный ток. Схема фигура 3 применяется при мощностях до 5— 10 kW и возможна также и при многофазном токе. Схема Шенкеля (Schenkel) дает еще большее выпрямленное напряжение: V=Vz-n ν₀φφ_, где п—

число кенотронов. Однофазное выпрямление применяется при выпрямлении малых мощностей или при повышенной частоте (500—1 000 пер.) и сравнительно с многофазной системой требует значительно больших емкостей в фильтре, так как пульсации напряжения в этом случае равны 100%.

Многофазные системы выпрямления, кроме малых пульсаций, имеют значительно большую их частоту; вследствие этого размеры фильтрующих устройств уменьшаются. Схема многофазного выпрямления дана на фигуре 4. Выпрямленное напряжение при холостом ходе F=1^A2- ¥₃фф. фаан. Здесь,

даже при малых конденсаторах, V имеет малое изменение при изменениях нагрузки. Использование как кенотронов, так и вторичных обмоток трансформаторов при обычных многофазных системах весьма мало, так как при шести фазах кенотрон работает по времени лишь % периода или вообще

7_mчасть периода, где ш—число фаз. Потери в кенотроне и во вторичной обмотке получаются значительными, так как эффективные значения фазного тока лишь в Ут раз

.у

Фигура з. меньше среднего значения выпрямленного тока, что делает невыгодным увеличение числа фаз, в других отношениях очень благоприятное. Однако увеличение числа фаз необходимо при быстродействующей работе передатчика, при отсутствии эквивалента,

т. к. фильтры низкой частоты вызовут падение напряжения, подводимого к лампам, или потребуют очень больших емкостей, которые необходимы также и при телефонной работе с сеточной модуляцией. Так, при шестифазном кенотронном устройстве на 50 kW и 10 000 V необходима емкость около 10,«F.

2. Работа В. в условиях питания лампового передатчика, независимо от системы В., м. б. представлена следующим образом.

Возьмем упрощенную схему выпря-_д мительного устрой-ства(фигура5),где/с— выпрямитель, г_к— ток В.,г—сопротивление В. и вообще цепи,i—самоиндукция рассеяния трансформатора и контура (эквивалентн. самоиндукция), С—емкость фильтра, R—сопротивление, заменяющее передатчик и отвечающее соотношению Л=-^, где W—мощность, потребляемая передатчиком, и I—его ток анодного питания. Токи и напряжения в контуре и на конденсаторе (е_с, г_к) м. б. представлены в виде стационарных токов и напряжений (е₈, г„)и токов и напряжений свободных колебаний (е„, г_ь):

• е_с=c_s + e_v, (1)

^% Ч=V+ V (2)

Эдс трансформатора

e_w=2?· sin<»i. (3)

Величины стационарных тока и напряжения будут равны:

^е‘‘=ТГ sinOi-φ-φ), (4)

i_e=^sin(wt-_v), (5)

где Z—полное сопротивление всей цепи и

Zj—полное сопротивление параллельно соединенного конденсатора С и сопротивления R (фигура 5). Напряжение и ток свободных колебаний определятся из уравнения (для е„ можно написать уравнение того же вида):

решения которого будут для тока г„:

i„= s^_5i(a-sinffi + β-cosat)· (7) и для напряжения е„:

е„= s~^Si(7c-sin at + 7-cos at). (8) Здесь фактор затухания цепи

и угловая частота свободных колебаний

^а=у^Г Jci¹ + i) + "HcTr + τϊ > (¹⁰)

α, β, к и I—постоянные интегрирования, которые определятся пограничными условиями. На фигуре 6 показаны: вверху—напряжение на конденсаторе, а внизу—ток, причем

сплошной линией обозначен действительный ток, а пунктиром—ток, который был бы при отсутствии выпрямителя.

Ур-ия (1) и (2) будут иметь место до момента ίχ, после чего пойдет разряд конденсатора от <х до t₀ по уравнению:

t

где βχ—значение е_с в момент прекращения тока ц. Разряд пойдет до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не упадет

* Здесь и дальше в статье через е обозначено основание натуральных логарифмов.

Фигура 5.

24

до е_Со=е₀—е_р, где е„₀—напряжение на конденсаторе в начальный момент t₀, е₀ — эдс трансформатора, е_р—значение зажигательного потенциала. В этот момент ток через В. пойдет вновь. Полный период изменений заканчивается, ограничиваясь временем τ,+τ,. Для кенотронного выпрямителя величину е_рнужно принять равной 0, и сопротивление кенотрона можно взять равным постоянной величине, то есть предполагается работа до насыщения. Для ртутного В. можно исходить из вольтамперной характеристики вида, показанного на фигуре 7, где е^^ЗОО V.

Из кривой фигура 6 видно, _1а£ что напряжение на кон денсаторе может превышать амплитуду трансформаторного напряжения и что ток i_k может идти два раза или более за период, если В будет достаточно мало

J и кривая конденсаторного напряжения е_с пересечет кривую e_w второго полупериода, или второй фазы. Если же кривая е,. не пересечет кривой e_w на протяжении того же периода, то получится пропуск в работе одного или нескольких кенотронов или анодов ртутного В. При кенотроне от указанных обстоятельств будет зависеть лишь изменение напряжения на конденсаторе той или другой частоты, иногда значительно более низкой, чем частота питающего тока, что и нужно учитывать при расчете фильтра. В ртутном же В. указанные пропуски имеют решающее значение, т. к. основное различие кенотронного и ртутного выпрямителей заключается в том, что реакция схемы не оказывает никакого влияния на характеристику кенотрона, тогда как на характеристику ртутного В., показанную на фигуре 7, именно на величину е_р, реакция может оказать большое влияние, увеличивая иногда е_р в десятки раз. При большой нагрузке, при нажатии ключа, то есть уменьшении величины R, если такая нагрузка имеет место с момента пуска и не прерывается, обычно пропусков фаз не бывает, почему опасным для ртутных выпрямителей будет период отжатия ключа, или переход от малой нагрузки к большой. Для ртутных В. условием для создания благоприятной реакции схемы, при которой ртутная колба будет работать хорошо, будет большой период свободных колебаний, то есть малая величина а:

Фигура 7.

а< (1,5—2)”

(12)

где т—число фаз и ω —угловая частота питающего тока. Осуществление этого условия достигается включением дросселя L условие (12) является достаточным, так как приводит к тому, что при включении выпрямительного устройства конденсатор С заряжается всеми фазами, а не одной или двумя, что, как видно из последующего рассмо трения свойств ртутной колбы, совершенно необходимо для получения малой величины е_р.

Ртутная высоковольтная колба, при работе на емкость, при неправильной схеме часто дает потухание отдельных фаз, падение выпрямленного напряжения и т. д.; эти явления зависят от изменения величины за- жигательного потенциала е_р. Определим величину зажигательного потенциала в двух случаях: 1) независимо от влияния стенок трубок, в которых находятся аноды В., и 2) принимая во внимание влияние этих стенок. В первом случае наибольший зажигательный потенциал будет при прямолинейном распределении потенциала между катодом и анодом и будет равен:

где (T_a=10,4 V,Z—расстояние между электродами и Я—длина свободного пути электрона. В зависимости от температуры колбы будем иметь, например, при Ζ=20 сантиметров для зажигательного потенциала е_р:

t°	λ в см	ер В V
100	2,8	75
50	0,56	370
60	0,008	,2 500

Отсюда видна необходимость вентиляции, колбы при больших нагрузках. Во втором случае влияние зарядов на стенках найдем, исходя из вольтамперн. характеристики одного анода (фигура 8), из которой видно, что в колбе имеются два устойчивых режима: электронный (ветвь ос) и ионный (ветвь de). При переходе от холостого хода к нагрузке всегда переходим через оба режима. Для

электронного режима, полагая, что на стенках трубки имеется ртутное зеркало д

(фигура 9), можно считать, что Ώ=~^α· где Ώ—

проницаемость (Durchgriff), С_я — емкость анода и С_д—емкость поверхности д по отношению к катоду. Электронный ток через выпрямитель будет равен:

I=l(F,+i)-F_a)^f, (14)

где V—потенциал поверхности д по отношению к катоду и К—постоянный коэфф. Здесь

V_g+D-V_a=V«. (15)

Из фигура 8 видно, что переход в ионный режим будет при токе г, для чего нужен управляющий потенциал F_S(=F. Отсюда за-, жигательный потенциал будет равен:

З.Ртутные В. Схема ртутного выпрямительного устройства дана на фигуре 10. Здесь 1—главный анодный трансформатор (I—первичная, II—вторичная обмотки), 2—трансформатор дежурного зажигания, 3—колба, 4—рабочие аноды высокого напряжения, 5— аноды дежурного зажигания, 6 и 8—ртутные электроды, между которыми получается ртутная дуга, дающая, с одной стороны, пары ртути, а с другой—поток электронов, выбрасываемых светящими электродами дуги зажигания, 7—замыкатель, 9—фильтры передатчика (L—самоиндукция, С—емкость), А,—дроссель дежурного зажигания, А₂— дроссель выпрямления. Эта схема пригодна для напряжений до 12 000 V при выпрямленном токе в 3 А. Значительно рациональнее схема каскадного включения выпрямителя по фигура 11 (патент СССР № 777), дающая полную устойчивость работы устройства; число каскадов может быть доведено, при больших мощностях, до шести и даже восьми. Таблица 2 дает основные величины для различного числа фаз.

Таблица 2.—Основные величины для различного числа фаз.

Число фаз	Число пульсаций выпрям. тока при 50 пер.	п 6питах	г ея	Г = 1эфф.фазн. ь
		О, ед	еэфф.фазн.
1	50	1,57	0,636	1,57
2	100	0,66	0,9	0,707
3	150	0,25	1,165	0,58
6	300	0,057	1,35	0,41
3X2	300	0,057	2,34	0,58
(каск.)

К=(V_H-r,)-i={У— (16)

При соединении поверхности д с катодом, что часто бывает,

Vg — 0 и V_a=jjV. (17)

Обычно V θί 200—300 V и 15=10—20%, поэтому для зажигательного потенциала ер=1 000—2 000V. Если поверхность д не соединена с катодом, то она может заряжаться до весьма высокой величины в период непрохождения тока через данный анод. Из ур-ия (16) видно, что при

Уд=(ОД—0,2)F_a— V_st

наступит уже состояние высокого вакуума, то есть ток через данный анод не пойдет совершенно, так как зажигательный потенциал будет больше анодного напряжения. Заряды на поверхностях трубки снимаются ионами в момент прохождения ионного тока, почему и необходимо выполнение условия, данного ранее соотношением (12). В указанном снятии зарядов или в отсутствии этого снятия и заключается влияние схемы на зажигательный потенциал, а значит и на работу В. Образование зеркальных поверхностей на колбе, на которых могут появиться заряды, зависит от плохой откачки колбы, почему такие колбы и дают высокий зажигательный потенциал.

Присутствие газа (при давлении свыше 10^-4 миллиметров рт. столба) может быть причиной другого недостатка высоковольтного выпрямителя, а именно: образования обратного зажигания, при котором происходит

короткое замыкание между двумя анодами. При правильной откачке нетрудно сделать колбу на 10 000—12 000 V.

Здесь е_д и г_д—постоянные составляющие выпрямленного тока, е_т._тах—амплитуда переменной составляющей выпрямленного тока (Ш-И Гармоники), Сэфф.фазн. И bэфф.фазн. эффективные величины фазных эдс и тока. Для получения весьма малых пульсаций высокой частоты особенно удобно применение многофазных каскадных схем, питаемых током повышенной частоты (500—1 000 пер.). При повышенной частоте зажигательный потенциал ртутной колбы понижается, опасность же обратного зажигания повышается; при высоких напряжениях срок службы колбы падает в виду более интенсивного распыления анодов. При частотах порядка 20 000 пер. ртутный В. мо-ягет применяться лишь в том случае, Фигура и. если и аноды будут из ртути, т. к. в противном случае распыление анодов выведет колбу из строя уже через несколько часов. Ртутное выпрямительное устройство более экономно в эксплуатации, т. к. кпд его выше и расходы на замену колб меньше. В табл. 3 дано сравнение установки мощностью в 36 kW с 2 ртутными колбами, включенными каскадом, с шестифазным выпрямлением шестью металлич. кенотронами.

Таблица 3. — Сравнение стоимости экс-плоатации ртутных выпрямительных устройств с кенотронными.

Наименование данных	Установка с ртутными колбами	Установка с металл, кенотронами
Число колб..	2	6
Потери в колбах (в ваттах).	360	10 000
Срок службы (в часах). Стоимость потерянной энер-	5 000	1 000
гии на 1 ч. горения (в руб.) То же в год при 6 000 час.	0,018	0,5
(В руб.)..	108	3 000
Стоимость 1 колбы (в руб ).	200	875
Стоимость 1 комплекта (в руб.) Стоимость замены колб на	400	5 250
1 час горения (в руб.). Годовой расход на замену	0,08	5,25
колб (в руб.). Общий расход на потерянную энергию и замену	480	31 500
колб в год (в руб.).	588	34 500

Как видно из таблицы, стоимость эксплоа-тации ртутного выпрямительного устройства при 36 kW составляет менее Vso стоимости ее для металлических кенотронов. При увеличении мощности это отношение увеличивается, но все же и для самых благоприятных условий не превышает ¹/₅₀.

В. для зарядки аккумуляторов для радио употребляются следующих типов: 1) механические, 2) электролитические, 3) оксидные, или вообще сухие пластинчатые, 4) газовые.

1)В механическом В. контактная система, управляемая самим выпрямляемым переменным током, включает в цепь одну половину периода и выключает другую. Это включение должно: а) быть синхронно с выпрямляемым током и б) происходить тогда, когда величина тока, проходящего через выпрямитель, равна нулю. Если эти условия не выполнены, то происходит искрообразование, и выпрямитель выходит быстро из строя. Контактная система обычно состоит из железного якоря F (фигура 12), к-рый поляризуется переменным током, проходящим через катушку S, и притягивается полюсами N и S постоянного магнита М. Прерывание происходит между контактами /с₁ и к₂ и якорем F. Инерция колеблющейся системы дает сдвиг фазы между управляющим переменным то-контактной пружины,

Фигура 12.

ком и колебаниями почему и должна быть применена компенсация этого сдвига помощью соответственно подобранных самоиндукции и емкости, включаемых в цепь выпрямляемого тока. При правильной компенсации сдвига включение в разрыв тока будет происходить при нулевом его значении. Условие включения при г=0 не допускает применения в выпрямленном токе дросселей, почему, при работе В. на зарядку аккумулятора, ток и должен иметь вид, показанный на фигуре 13 внизу (вверху дано выпрямляющее напряжение). Ток такой формы может быть представлен в виде постоянного тока г_д и наложенного на него переменного, имеющего эффективное значение

-*=. Этот послед- _фиг. ₁₃.

ний составляет чистую потерю в приборе, потребляющем выпрямленный ток (например в аккумуляторной батарее), что значительно понижает кпд механич. В., к-рый едва достигает 50%. Ме-ханич. В. изготовляются обычно на 1,5—5 А,

2—30 V, хотя фирмой Кох и изготовлялись В. такого рода до 500 А. Механич. В., при всех их недостатках, все же имеют то большое преимущество, что стоимость их весьма низка, часто не выше нескольких рублей.

2) Электролитические В. должны удовлетворять следующим требованиям: а) выпрямление должен быть полным; б) максимальное напряжение, к-рое выдерживает В., не пробиваясь, должен быть значительно выше, чем амплитуда напряжения выпрямляемого переменного тока; в) электростат, емкость должен быть возможно малой; г) В. должен иметь малое падение напряжения в направлении проходящего тока; д) электролит должен иметь малое сопротивление; е) поверхность охлаждения должен быть достаточно большой для того, чтобы ί° не повышалась выше 40°. Электролитические В. весьма дешевы (2—3 руб. на 1А и 15У) и, кроме того, могут быть построены самим радиолюбителем.

Алюминиевый В. состоит из алюминиевой пластины и другой—железной или свинцовой, погруженной в насыщенный раствор углекислого аммония или буры. Для пригодности В. к работе необходима так называемым формовка, производимая пропусканием в течение нескольких минут переменного тока через В. и последовательно включенное сопротивление. В дальнейшем при начале работы В. формуется уже сам собою, в течение нескольких секунд. Размеры алюминиевой пластины рассчитываются на плотность тока ок. 2 А на блг² выпрямляемого тока. Чрезмерное увеличение поверхности увеличивает вредную электростатическую емкость. Части поверхности алюминиевой плаетины, выходящие из электролита, во избежание разъедания покрывают лаком. После 50 час. работы действие В. ухудшается и может быть вновь восстановлено чисткой поверхности шкуркой или стеклом. Поверхности алюминиевых электродов должен быть первоначально очищены от следов железа, для чего их травят едким натром и моют дистиллированной водой. Электролит должен быть свободен от хлористых и азотистых соединений.

Т а н т а л о в ы и выпрямитель («Балкит») состоит из танталовой и свинцовой пластин, погруженных в электролит из 25 %-го раствора серной к-ты, к к-рому прибавлено 0,8% FeS0₄.7H₂0. В. может быть изготовлен от 0,4 до десятка ампер; особенно пригоден он для 6-V батарей. Кпд В. на 2,5 А и 6 Y вместе с трансформатором на 110/6 V составляет около 30%. Срок службы—сотни часов. Возможно применение и при выпрямленном токе 100 V.

Железный В. имеет в качестве вентильного электрода железо и электролитом концентрированную серную кислоту, к которой можно прибавить для уменьшения сопротивления Na₂S0₄.

В. «Коллоид» состоит из серебряного катода и анода из никеля или другого металла, например: Pb, Fe, Си, AI, Si. Электроды помещены в колбочку, наполненную пемзой, пропитанной концентрированной серной кислотой. Падение напряжения в В. весьма мало. В. пригоден для напряжений при аноде из меди до 8 V и при аноде из Si—до 50 V. Концентрация электролита 65° Вё. Благоприятная температура 50°. Выпрямитель очень компактен, но, к сожалению, иногда быстро выходит из строя.

3) Оксидные, или сухие пластинчатые В. предложены в последнее время, но для применения их уже открываются широкие перспективы. Принцип действия их тот же, что и у обыкновенного детектора, с тою лишь разницей, что вместо микроампер могут быть получены амперы. Принцип действия основан на том, что работа удаления электрона от металла разнится по величине от работы удаления от какого-либо металлическ. соединения. В. состоит из медной и свинцовой пластин, между которыми проложен слой оксида меди. В этом случае сопротивление прохождению тока в направлении от оксида к меди будет меньше, чем в обратном направлении. На фигуре 14 показан такой В., который при 6 V может дать около 0,3 А на см². При искусственной вентиляции или при охлаждении маслом плотность тока может быть увеличена до 0,5 А на см². На фигуре 15 дана вольтамперная характеристика одного элемента. На фигуре 16 дан кпд В. при различных выпрямленных напряжениях и разных мощностях, взятых от элемента диаметром около 38 миллиметров. Как видно из кривых, кпд В. весьма велик и превышает 60%· Элементы могут быть соединяемы параллельно или последовательно, а также согласно схемам, дающим выпрямление обоих полупе-риодов. Вес В. на 1 kW выпрямленной мощности составляет 8 килограмм. В. этого типа делаются в Америке на 6 V, 2 А и 5 А. По такому типу построены америк. В. «Элькон». Пластины, имеющие выпрямляющее действие, состоят из смеси сернистых соединений меди и цинка. Диаметр пластин—2,85 см, при 0,2 сантиметров толщины; с одной стороны к пластине припрессован медный диск, а с другой— диск из магния. Каждый элемент дает при 6V—0,15 А выпрямленного тока.

4) Газовые В. были до сих пор самыми употребительными В. для зарядки ра диобатарей. Они строятся для сильных токов, для зарядки батарей накала и анодных батарей. Газовые В. могут быть разделены на две группы, _лиз которых каждая « по конструкции распадается на несколь- ,_гко разновидностей:

А) В. с накаленным катодом: а) твердый ” катод—из вольфрама, торированного ⁸ молибдена, с оксидной нитью и с ве- ‘ нельтовским катодом и б) жидкий ка- 4 тод—ртутный и из г

•V 1

Фигура 15.

амальгамы щелочных металлов. Б) В. с не-накаленным катодом: а) основанный на явлении тихого разряда и б) основанный на длине свободного пути.

А) Накаленный катод является источником электронов; поэтому, если в разреженном пространстве поместить два электрода, из которых один будет иметь достаточно высокую t°, то, при сообщении накаленному электроду отрицательного потенциала, электроны от накаленного электрода будут двигаться к электроду, имеющему положительный потенциал. Если приложенное напряжение переменить на обратное, то тока не будет, т. к. на холодном электроде не будет налицо нужных электронов; иначе говоря, такой прибор будет пропускать ток лишь в одном направлении и, будучи включен в цепь переменного тока, даст выпрямление. Сила тока, проходящего через прибор, в случае полного вакуума, будет I—kYl, где V—приложенное на электродах напряжение и к—постоянный коэффициент, рав-

ный — ,— (а — расстояние в сантиметров между параллельными электродами). Для зарядки аккумуляторной батареи, где необходимы токи в несколько А, такой прибор непосредственно не годится, т. к. при напряжении F=100V и расстоянии α= 1 сантиметров он даст ток I, равный всего 2,33 тА.

Причиной, препятствующей быстрому увеличению тока при увеличении напряжения, является образование вылетающими от катода электронами пространственного заряда. Для компенсации отрицательного пространственного заряда применяется наполнение выпрямителей с накаленным катодом, назначенных для выпря-

млзния токов в несколько А, каким-либо благородным газом (аргоном, неоном или гелием). В этом случае электроны, двигаясь от катода, при достаточной скорости ионизуют, то есть разбивают молекулы газа на электрон и положительный ион. Последний движется по направлению к катоду и своим положительным зарядом компенсирует пространственный заряд, уничтожая его тормозящее действие. В этом случае прибор будет иметь при значительных токах достаточно малое падение напряжения V. Наличие положительных ионов, ударяющихся о накаленный катод, в виду большой массы иона, вызывает быстрое разрушение катода, особенно сильное при ионах неблагородных газов; поэтому при применении в качестве накаленного катода вольфрама необходимо принять меры к удалению следов неблагородных газов, которые могут выделиться во время работы из электродов, для чего применяют покрытие стенок колбы зеркалом из металлич. бария или магния, поглощающих посторонние газы. По этому типу изготовляются В. под названием: 1) рамар (Ra-mar) герм, фирмой AEG, 2) тенгар (Tun-gar)—в Америке (Gen. El. С°) и 3) фирмой Филиппе в Голландии на 3—6 А и б—10 V для батарей накала. Тот же В. пригоден и для напряжения 50 V при 0,25 А. Падение в колбе здесь равно 5—7 V. Выпрямляется лишь один полупериод, почему кпд его невелик. Срок службы не превосходит нескольких сот часов. В. состоит из колбы, в которой помещена спираль из вольфрама и анод из графита или угля. Спираль накаливается переменным током от общего трансформатора, имеющего две вторичных обмотки на 10 V и на 50 V и обмотку для накала. Последовательно с анодом включено балласта, сопротивление для избежания чрезмерного накала нити при увеличении выпрямляемого тока. Колба наполнена аргоном при давлении около 30 миллиметров. На большое напряжение В. непригоден из-за обратного зажигания. Для уменьшения разрушения накаленного катода положительными ионами, а также для увеличения силы тока и увеличения кпд герм, фирмой Сименс и Гальске совместно с фирмой Курц и Шварцкопф разработаны В., в которых вольфрам заменен тарированным молибденом. Преимущество замены: понижение Г с 2 500—2 700° до 1 300—1 700°, благодаря чему выпрямление допускает колебания напряжения сети, большая эмиссия, меньшее разрушение ионной рдировкой, а следовательно, больший срок службы. В. построен с двумя анодами, почему выпрямляет оба полупериода. В табл. 4 приведены данные фирмы Сименс и Гальске.

*Габл. 4.—Данные выпрямителя фирмы Гальске.

В. этот имеет срок службы в несколько тысяч часов и изготовляется рядом германских фирм. Падение в колбе—около 5—7 V.

В. с оксидным накаленным катодом (Ве-нельта) допускают, благодаря большой эмиссии, выпрямление больших токов. Оксид или нанесен на нить из иридистой платины или помещен в виде стерженька внутри спирали из платины. В последнем случае, вследствие нагревания, оксид возгоняется и активирует катод. В качестве оксида применяются окиси ще-лочноземельн. металлов. На фигуре 17 дана схема включения В. Для зажигания его вблизи катода находит— ся зажигательный электрод Z, соединенный с одним из силитового сопротивле-большого падения при Z и К происходит

Фигура 17.

Тип «ge»	Накал		Выпрямленный ток		Число
	V	А	А	V	аккумул.
1	1,75	4,5	1—1,5	_	1—6
1,5	1,45	6,5—7 12	1,5	S5—40	12
за	2,4		3	35—40	12
6а	2,1	17	6	35—40	12
10а	2,2	17	10	35—40	12
0,1а	1,75	4,5	0,1—0,15	100

анодов посредством ния Si. Вследствие начале работы, между ионизация, и далее ток перекидывается на анод. Выпрямление—обоих полупериодов. Колба наполнена аргоном. Падение напряжения в колбе—около 10 V. Срок службы ок. 800 час. Фирма Accumul. Fabrik A.-G. в Берлине изготовляет В. этого типа на 1, 2, 3, 6, 10,

20 и 50 А для выпрямления тока от 0 до 220 У. На фигуре 18 показан В. вместе с трансформатором на 220 V и 3 А. Такой же выпрямитель при его наполнении неоном может работать при напряжениях до 3 000 V и 1 А. Срок службы его невелик: около 50—100часов.

В., изготовляемый австр. з-дом Ика, также имеет вольфрамовый накаленный катод, но в колбочке, наполненной благородным газом, имеется также значительное давление ртутных паров, так как накаленная спираль частью погружена в ртуть. Выпрямитель имеет два угольных анода и позволяет получать или двустороннее выпрямление при 6 V Сименс и и 1,5 А или одностороннее при выпрямляемом напряжении в 80 V. Выпрямитель крайне компактен и выдерживает большой срок службы.

Ртутные В. применяются для зарядки радиобатарей сравнительно редко, так как могут быть построены лишь на токи бблыние 3 А (при меньших токах дуга тухнет) и, кроме того, они сравнительно сложны и

Фигура 18.

неудобны. Трестом з-дов слабого тока изготовлялись ртутные В., пригодные для одновременной зарядки батарей на 80 V и 0,25 А и батарей накала на 6 А и 6 V. Колба здесь имеет 4 анода, вследствие чего выпрямление обоих токов происходит обоими полу-периодами. Падение напряжения в колбе равно 15 V. На фигуре 19 показан такой В.

Фигура 19.

Значительно пригоднее для целей радио В., у которого ртуть заменена амальгамой калия и натрия и в колбе вместо вакуума находится разреженный аргон. В этом случае колба может работать и при малых токах, порядка 0,1—0,3 А, почему пригодна и для зарядки батарей на 80 V и 0,25 А. Кроме того, зажигание происходит здесь не качанием, как в ртутных колбах, а вспомогательным анодом, к к-рому приложено высокое напряжение от вспомогательной обмотки трансформатора. Такие В. изготовляются фирмой П. Гардеген и К⁰ (Р. Hardegen

и. С°) под названием аргонал (Argonal). Падение в колбе—около 14 V. В последнее время этот тип вытесняется другими конструкциями.

Б) В. без накаленного катода отличаются простотой и состоят из электродов, помещенных в колбу, в которой находится разреженный газ (например смесь гелия и неона) при давлении около 10 миллиметров. Электроды могут отличаться по материалу или по форме, на чем и основывают вентильное действие.

В. с тихим разрядом (Glimmlichtgleich-richter), изготовл. фирмами Пинч (Pintsch A.-G.) и Осрам (Osram AEG), используют для вентильного действия то обстоятельство, что электрод из калия требует для уда ления электрона затрату вдвое меньшей работы по сравнению с железным электродом, почему катодное падение калиевого электрода будет меньше, чем железного. Кроме того, катодное падение растет очень сильно в том случае, если поверхность катода уменьшить до пределов, при которых начинается т. н. анормальное катодное падение. Конструктивно оба принципа осуществляются в колбе, у которой один большой электрод покрыт калием и другой электрод сделан в виде железного штифта. Если катодом будет штифт, а анодом калиевый электрод, то через прибор пойдет, даже при сотнях V, лишь несколько тА. При перемене же направления пойдет ток около 0,2 А, при падении внутри колбы около 80 V, то есть при напряжении сети в 120 V получится 40 V выпрямленного тока. При напряжении сети в 220 V возможно использовать лишь один принцип, сделав оба электрода из чистого железа: большой из железного листа и малый в виде штифта.

В. применяется для зарядки анодных батарейке требуя ухода. На фигуре 20 дана схема этого выпрямителя. Здесь К— железн. катод и Л— штифт из железа.

Другой В., сходной конструкции, изготовляется в Америке под названием рейтеон (Raytheon). В нем выпрямляются обе половины, так как имеются два анода весьма малой поверхности (остальная часть закрыта изолирующими трубками). В качестве катода служит металлическ. колпачок, закрывающий аноды. Расстояния между электродами подобраны так, чтобы использовать явления, зависящие от величины свободного пути электрона в атмосфере разреженного гелия, которым наполнен прибор. В. такого устройства изготовляются также и франц. фирмой Societe. P’rangaise Radio61ectrique.

В. для непосредственного питания анода приемника. В тех случаях, когда выпрямители служат для питания анода приемника непосредственно, в качестве В. может быть применен также и обыкновенный кенотрон, так как при малых нагрузках его падение не играет большой роли. В некоторых случаях, как это делают Трест заводов слабого тока и ряд других организаций, применяется кенотрон, построенный по типу лампы микро, но с двумя анодами в виде цилиндров, расположенных один над другим. Этим осуществляется выпрямление обеих половин, что нужно для получения малых пульсаций тока, сглаживание которых достигается системой фильтра из емкостей и самоиндукций.

Лит.: Курбатов С. И., Ртутные выпрямители, М.—Л., 1927; Научно-техн. сборник, М., 1927, 1, стр. 10; Jolley li., Alternating Current Rectification a. Allied Problems, 2 ed., L., 1926; Gtln-t h e r s c h u 1 z e A. u. Germe rsliausen W., Obersicht ii. d. heutigen Stand d. Gleichricliter, 2 Aufl., Lpz., 1925; Giintherschulze A. Elektriscbe Gleichricliter u. Ventile, Wittenberg, 1924; «JAII5E»,

Фигура 20.

New York, 1927, vol. 46, 3, p. 215; H u n d A., Hoch-frequenzmesstechnik, B., 1922; «Helios», Lpz., 1927, Jg. 33, So, p, 471; «Bulletin de la Soeidtd Franchise Radioilectrique», 1927, 2, 5. В. Вологдин.

II. В. в технике сильных токов.

В технике сильных токов выпрямители применяются для преобразования переменного тока в постоянный в тех отраслях промышленности, где постоянный ток необходим по самому роду производства или его применение представляет по сравнению с системой переменного тока выгоды экономил, характера и удобства в техническ. экспло-атадии. Сюда относится, например, электрич. тяга, где в последнее время получают распространение ртутные В. с металлическими корпусами. Из существующих видов В. ниже описываются: 1) ртутные В., 2) электролитические (алюминиевые) и 3) механические.

Ртутные В. Наибольшее распространение в технике сильных токов получили в настоящее время ртутные В., основанные на применении вольтовой дуги в разреженном пространстве, когда отрицательным электродом является ртуть, а в качестве другого электрода служит какой-либо металл (железо, никель, платина) или графит. Ртутный катод располагают внизу сосуда с выкачанным (приблизительно до давления в 0,1 миллиметров рт. ст.) воздухом, чтобы сгущающиеся пары ртути могли возвращаться обратно к катоду. Для образования дуги в начале действия В. колбу наклоняют так, чтобы оба электрода соединились тонкой струей ртути. В разреженном пространстве ртуть испаряется уже при сравнительно низких t°. Поэтому теплота, получившаяся при прохождении тока через струю ртути, бывает достаточна для испарения ртути и заполнения всей колбы парами ртути. В дальнейшем при прохождении тока в виде дуги в ртутных парах на поверхности ртутного катода образуется небольшое очень светлое пятно (кратер), раскаленное до 2 600— 3 000°. Световой столб между электродами отделен от анода и катода небольшими темными промежутками. Падение потенциала в пространстве между электродами составляется из трех частей: а) падение потенциала у катода (ртути), равное 8,6— 10 V; б) падение потенциала у анода,зависящее от давления паров ртути, а также от формы и материала анода; чем выше давление, тем меньше это падение; оно равно 4,7—10,4 У; в) падение потенциала в самой дуге, которое в малых выпрямителях равно 0,8 —1,2 V/c.n, а в больших с хорошим вакуумом доходит до 0,1 У/см. Электропроводность пространства, заполненного ртутными парами, поддерживается, как и в обыкновенной вольтовой дуге, ионизацией этих паров, происходящей от ударов электронов, испускаемых раска

—ΑΛΛΜΛν.

(ттгтттттт^тттгтт^ о

Фигура 21.

ленным кратером ртути. Поэтому основным условием существования дуги являются высокая t° пятна катода и непрерывность тока. При перерыве тока или при его уменьшении до значения ниже нек-рого 1_т1п ионизация паров ртути исчезает, и дуга гаснет. В В. на 5—10 A I_min s 3 А, а в В. на 250—300 А Что

Фигура 22.

Фигура 23.

бы вновь после этого привести в действие В., необходимо опять произвести зажигание наклонением колбы. В современных В. на силу тока выше 25 А осуществляется постоянное возбуждение в виде дополнительных анодов. При таком возбуждении имеется возможность получать от В. постоянный ток какой угодно малой силы и совсем выключать цепь постоянного тока без прекращения действия В. На постоянное возбуждение тратится обыкновенно около 300 W. На фигуре 21 изображена схема В. однофазного тока, где А_х и А_г—главные аноды, присоединяемые к цепи переменного тока, К—ртутный катод, В—вспомогательный анод, включаемый лишь для зажигания дуги. Трансформатор Т служит одновременно для повышения или понижения напряжения подводимого переменного тока и для создания нулевой точки О. К крайним зажимам U и V трансформатора присоединяются главные аноды А_х и А₂выпрямителя. Цепь постоян. тока образуется между ртутным катодом К и нулевой точкой О трансформатора. При наличии последней в цепь постоянного тока идут в одном и том же направлении обе полуволны переменного тока, так что в цепи выпрямленного тока течет ток, имеющий форму, изображенную на осциллограмме (фигура 22). Для дальнейшего выпрямления тока включают в цепь катода надлежащей величины катушку самоиндукции L величиной до 0,1 Н. При этом выпрямленный ток получает форму, изображенную на осциллограмме (фигура 23). На фигуре 24 представлены осциллограммы тока, который идет к анодам в том случае, когда в цепи постоянного тока есть самоиндукция (А) и когда ее нет (Б).

Как сказано, в В. ток может проходить только в одном направлении—от катода к аноду, однако существует и обратный ток; он имеет в нормальных условиях очень небольшое значение (доли шА), несколько увеличиваясь с повышением напряжения выпрямленного тока и сильно возрастая с увеличением силы выпрямленного тока. При работе выпрямителя на аккумуляторную батарей обратный ток больше, чем при нагрузке лампами накаливания. Главным условием незначительности обратного тока является то, чтобы аноды были холодными. В действительности так же, как кратер катода

Фигура 24.

накаляется от ударов попадающих на него положительных ионов, аноды из железа и графита накаляются при работе докрасна от ударов отрицательных ионов. При ухудшении вакуума дуга становится склонной концентрироваться на аноде в виде светлого

Фпг. 25.

анодного пятна. Тогда В. начинает пропускать ток в обоих направлениях. Получается так называемым обратное зажигание, к-рое может повести к опасному для В. короткому замыканию между анодами разных полюсов. На фигуре 25 представлены схемы выпрямления переменного тока при помощи трех- и шестианодного В. (значения букв соответствуют фигура 21). Многоанодные (многофазные) В. в отношении кривой выпрямленного тока являются значительно более благоприятными, чем однофазные. При неиндуктивной нагрузке кривая токов точно соответствует результирующей кривой эдс в разных фазах (фигура 26). Ток доставляется в течение Т/т периода (те—число фаз) только той фазой, где мгновенное значение эдс больше (заштрихованная площадка на фигуре). Как видно на фигуре 26, относящейся к шестианодному В., выпрямленный ток (показан жирной линией) имеет незначительные пульсации. Включение катушки самоиндукции в цепь катода вызывает наложение тока двух и даже трех фаз друг на друга и этим еще более выпрямляет ток.

Потери энергии в В. составляются из потерь в железе и меди трансформатора, а также во всех катодных и анодных дроссельных катушках и потерь в самой колбе. Последние равны:

Рпот. —ΔΕΙορ.,

где АЕ—полное падение напряжения в колбе, а Ер.—среднее значение выпрямленного тока. Падение напряжения в колбе может быть выражено по формуле Штейнметца:

АЕ=АЕ₀ + ^С^1· V Icp.

Здесь: АЕ₀—сумма анодного и катодного-падений напряжения (смотрите выше), I—длина дуги в см, с и аг—нек-рые величины, зависящие от ί° колбы, от вакуума и от примеси других газов. Полное падение напряжений в колбе не зависит от самой величины подводимого напряжения и лишь немного уменьшается при увеличении силы тока. Принимая его для мощных В. равным в среднем 22 V, получим, что кпд колбы, равный

j? =

eg ig _ j____22_

Bgig -t- 22 ig eg + 22

увеличивается с увеличением напряжения В. В приведенной формуле е_д и г_д—постоянные составляющие эдс и силы выпрямленного тока. В современных В. кпд одного сосуда доходит до 99%, а всей установки до 96—97%.

Процесс выпрямления тока происходит· без сдвига фаз, который создается лишь трансформаторами и анодными дроссельными катушками выпрямительной установки. Однако, вследствие искажения формы кривой тока, поступающего в В., отношение показания ваттметра к произведению эффективных значений напряжения и силы переменного тока получается не равным единице. В современных шестифазных ртутных В. коэфф. мощности всей установки имеет значение 0,95—0,97; для трехфазного В. он получается ок. 0,90—0,92, то есть меньше. Изменение напряжения в цепи выпрямленного тока при нагрузке зависит почти только от падения напряжения в трансформаторе, т. к. в самой колбе, как мы видим, оно даже уменьшается при нагрузке. Поэтому параллельная работа В. с генераторами— электрич. машинами, имеющими падающую внешнюю характеристику, возможна только при соответствующем подборе падения напряжения у трансформатора. Для этой же цели включают в цепи анодов дроссельные катушки. Важное значение имеют эти катушки также при зарядке аккумуляторных батарей от В. Можно достигнуть того, что напряжение, получаемое от В., будет вполне соответствовать начальному и конечному зарядному напряжению батареи, так что зарядный ток может остаться одним и тем же за все время зарядки.

Регулирование напряжения В. обычно совершается путем изменения подводимого напряжения переменного тока, причем для этой цели применяется ступенчатый трансформатор или индукционный регулятор. В малых В. применяется для этой цели иногда сопротивление. Регулирование может совершаться автоматически от реле, действие которого зависит от напряжения выпрямленного тока.

Нагревание В. имеет очень важное значение для его работы. Опыт показывает, что одной из главнейших причин короткого замыкания В., когда перестает существовать выпрямляющее действие, прерывается цепь выпрямленного тока и выключаются максимальные автоматы переменного тока, является высокая t° сосуда. Кроме того при высокой t° значительно возрастает падение напряжения. Поэтому при построении В. вы-

бирают размеры внешней охлаждающей поверхности сосуда с таким расчетом, чтобы его t° не превысила 100° в В. со стеклянной колбой и 70°—в В. с металлич. сосудом (мощных) при полной нагрузке. В больших

Фигура 27.

В. с металлическ. сосудом применяется искусственное охлаждение водой (смотрите ниже).

По конструкции различаются ртутные В. двух видов: 1) В. со стеклянным сосудом (колбой) на силу тока до 150 А при 600 V (в последнее время до 500 А) и 2) В. с металлич. корпусом на силу тока до 3 000 А при 800 V и до 500 А при 5 000 V.

1) Ртутные В. с стеклянной колбой. Стеклянные В. представляют собой стеклянную запаянную колбу, с удаленным из нее воздухом, различных размеров в зависимости от мощности. Колба имеет несколько боковых отростков с впаянными в них электродами, число которых зависит от числа фаз переменного тока, трансформируемого в постоянный. На фигуре 27 представлены трех- и шестианодные колбы ртутн. выпрями- теля фирмы Сименс и Шуккерт.

В качестве вводящих ток проводников в выпрямителях с стеклян. колбой раньше применялась исключительно платина. Этим дости-Фигура 28. галась бблыная герметичность и надежность места впайки, так как платина и стекло имеют приблизительно одинаков, ко-зфф. расширения. Вследствие высокой стой- i мости платины в наст, время или совершенно заменяют ее другими материалами или ограничиваются применением ее только на самых ответственных местах. На фигуре 28 изображено одно такое укрепление провода; здесь А—медная проволока, В—платиновая и С—железная проволока, D—графитовый анод. Стекло Е соприкасается только с платиновой проволокой. С наружной стороны ввод снабжен металлич. колпачком i?, который служит контактом. Колба делается из обыкновенного свинцового стекла. Величина охлаждающей поверхности определяется из расчета 0,05—0,1 W потерь на 1 см². Верхняя часть колбы является конденсационной камерой. Анод из графита рассчитывается таким обр., чтобы па 1 А проходящего тока приходилось 0,5—1 см² поверхности анода. Давление в колбе равняется при его работе 0,02 — 0,08 миллиметров рт. столба. Такой вакуум получается ртутными насосами после предварительного откачивания обыкновенными вращающимися насосами. Вспомогательный зажигающий анод обычно представляет собой такой же отросток колбы, как и катодный, только меньших размеров, и также заполненный ртутью (фигура 29). Соединение с контактом достигается железным кружком а, находящимся под ртутью (левая фигура). Недостатком этого анода является то, что в этом месте колба часто дает трещины и делается непригодн. к работе. Лучше устроен вспомогательн. анод (правая фигура), где зажигание гораздо легче и скорее совершается при помощи графитного анодика b. В то время как напряжение, при котором может работать колба, зависит главным образом от расстояния между главными анодами, предельная сила тока определяется температурой нагрева колбы (смотрите выше). Применяя вентилятор для обдувания поверхности колбы или погружая ее в охлаждающее масло, можно значительно повысить предел для длительного рабочего тока. Срок продолжительности службы стеклянных колб доведен в настоящее время до 8 000 ч. Ртутные В. хорошо переносят перегрузку, причем к ним м. б. применены нормы для перегрузок элек-трич. машин. На %гоо кривой фигура 30 да- | ны допустимые пе- %_трегрузки стеклян- ных колб в зависи- i

мости от длитель- I о 1 г з л 5 в г ности перегрузки в -----"«v

холодном началь- фигура зо. ном состоянии.

2) Ртутные В. с металлич. корпусом. На фигуре 31 изображены схемы конструкций металлических В. фирмы Бро-ун-Бовери (ВВС), AEG и Сименс-Шуккерт (SSW). В. фирмы ВВС имеет цилиндрический корпус Gи конденсационную камеру С.

В. фирмы AEG имеет чечевицеобразную камеру G без конденсацион. камеры. Корпус В. фирмы SSW представляет собой как бы

соединение первых двух конструкций (ци-линдрич. средняя часть G и конич. верхняя и нижняя), кроме того он снабжен конденсационной камерой С. Катод К у всех конструкций изолирован от корпуса. Аноды А снабжены с внешней стороны охлаждающим телом О, ас внутренней—предохранительной трубкой S. Главное затруднение, какое пришлось преодолеть при построении металлических В., состоит в устройстве герметически непроницаемых уплотнений в местах вводов электродов, а также в местах соединения крышек со стальным корпусом во избежание потери вакуума. В настоящее время эту задачу нужно считать разрешенной. Фирма Броуп-Бовери применяет комбинированные уплотнения (фигура 32) из асбестовых прокладок а с заполнением промежутков поверх этого ртутью b. На фигуре 33 представлен разрез современного шестифазного ртутного В. с металлич. корпусом фирмы ВВС. В. состоит из двух частей: верхней С — меньшего диаметра (конденсационная камера) и нижней Е—большего (рабочий цилиндр). Эти части соединены между собой посредством массивного кольца Ώ, в к-ром сделаны анодные вводы F; нижнее днище сварено с широким цилиндром. Кольцо D и верхняя крышка М сварены с верхним цилиндром, а между нижним цилиндром и кольцом!) сделаны герметич. уплотнения. В центре нижнего днища помещается электрич. изолированный ртутный катод 1, выполненный в виде чашки, заполненной ртутыо. Вольтовы дуги образуются в нижией рабочей части В. В верхней крышке М сделан ввод для зажигательного анода К. Верхний и нижний цилиндры окружены снаружи кожухами, образующими водяные рубашки В, по которым циркулирует окружающая вода. Как уже указано, катод изолируется от корпуса. При неизолированном катоде, как показывает опыт, часть тока идет не вольтовой дугой, а по стенкам нижнего цилиндра. При увеличении нагрузки эта часть тока увеличивается, и наконец весь ток будет идти по стенкам. Вольтова дуга будет проходить при этом прямо от анода к стен кам, и наконец произойдет короткое замыкание. Чтобы ограничить пространство, по к-рому могло бы перемещаться основание вольтовой дугй, так как при этом происходит сильное колебание тока, в ртуть погружается шамотный сосуд, имеющий внизу отверстия в пространство, заполненное ртутью. Аноды во внешней своей части снабжаются ребристой поверхностью. На фигуре 34 изображен внешний вид ртутного В. с металлич. корпусом фирмы AE1G на силу тока до 1 500 А при напряжении в 500 V.

Как показывает опыт, для правильной работы металлич. ртутных В. необходима в течение первых 2—3 месяцев постоянная откачка насосами выделяющегося внутри корпуса воздуха и других газов, которые находятся в окклюдированном состоянии в стенках сосуда. Под влиянием нагревания и высокого вакуума эти газы постепенно выделяются и ухудшают вакуум, что может

повести к короткому замыканию. Этот процесс называется формированием цилиндра. Когда формирование закончено, для поддержания необходимого вакуума не требуется постоянной работы насосов.

Для охлаждения металлич. В. применяются следующие способы: а) непосредствен

ное охлаждение проточной холодной водой и б) циркуляцион. охлаждение. Первый способ может применяться тогда, когда имеется в распоряжении источник незагрязненной и мягкой воды. При этом избегают подачи и отвода воды непрерывной струей из-за

Фигура 34.

возможности заземления корпуса и электролитического разъедания его трубопровода. Расход воды равняется около 1 л на 100 А выпрямленного тока при t° поступающей воды 15° и t° В. около 50°. В циркуляционной системе охлаждающая вода проходит через охладитель и здесь охлаждается или также водой или воздухом. Вся охлаждающая установка заземляется и изолируется от В. резиновыми рукавами.

Исследования показывают, что из трех механизмов, превращающих переменный ток в постоянный, а именно: мотор-генератора,

ψ>

одноякорного преобразователя и В., наибольшим кпд обладает металлич. ртутный В. На фигуре 35 показаны кривые кпд: металлических В. 2, одноякорного преобразователя 2 и мотор-генератора 3. Как показывают данные, имеющиеся в техническ. литературе, сравнительная стоимость одного установленного kW в разных преобразовательных подстанциях мощностью порядка 1 000 kW м. б. приблизительно оценена следующим образом: 1) одноякорный преобразователь

100—110%; 2) синхронный мотор-генератор 130%; 3) металлический ртутный В. 100%;

4) трансформатор 40%. Сравнительная стоимость стеклянного и ртутного В. при мощности порядка 300 kW: металлич. ртутный В.—100%; стеклянный ртутный В.—80%.

Электролитические В. Алюминиевые элек-тролитич. В. употребляются только для небольших мощностей благодаря невысокому кпд (не выше 60%). В. состоит из алюминиевой пластины и другой железной или свинцовой, погруженной в раствор квасцов, двууглекислого натрия или серной кислоты.

При прохождении тока от алюминия к железу (свинцу) на поверхности алюминия образуется слой окисла А1₂0₃, который сейчас же после образования прекращает дальнейший пропуск тока. При обратном направлении тока алюминий восстанавливается, слой А1₃0₃ исчезает, и ток проходит беспрепятственно. На фигуре 36 представлена схема выпрямления трехфазного тока с трансформатором. Максимальное напряжение, которое выдерживает В. не пробиваясь (не теряя выпрямляющего действия), зависит от раствора и его концентрации. В табл. 5 даны

Таблица 5.— Критические напряжения для некоторых электролитов.

Электролит	Концентрация в г-экв./л	Критич. напряжение в V
NaOI-I	0,01	600
	0,1	170
	1,0	70
NaHCOj	0,01	750
	0,1	280
	1,0	150
NaCl	0,10	580
	ο,ι	300
	1,0	175
H2SO,	0,01	750
	Ο,ι	340
	1,0	165

критич. напряжения для некоторых электролитов в зависимости от концентрации их. Электролитич. В. обладают ощутительной емкостью. Предельная сила тока, при которой В. работает еще удовлетворительно, определяется температурой электролита, которая не должна быть выше 40°.

Механические В. употребляются гл. обр. для зарядки аккумуляторных батарей и м. б. двоякого рода: с колеблющимися контактами (смотрите выше—В. в радиотехнике) и вращающимися. Последнего рода В. употребляются также для получения прямого тока высокого (порядка 100 kV) напряжения в лабораториях. В. с вращающимися контактами приводятся во вращение синхронным мотором небольшой мощности, покрывающим лишь механич. потери на трение. Подобные В. отличаются от коллектора элек-трич. машин лишь небольшим числом главных пластин, причем имеются еще вспомогательные контакты, облегчающие разрыв цепи выпрямляемого тока без искрообра-эования. В. с вращающимися контактами для получения постоянного тока высокого напряжения устанавливаются непосредственно на трансформаторе высокого напряжения. Контакты приводятся в движение синхронным мотором и касаются поочередно выводов трансформатора разной полярности. Контакты построены по принципу щеток, употребляемых в электростатических машинах.

Лит.: Белявский А. Г., Ртутные выпрямители переменного тока, Ростов н/Д., 1927; Курбатов С. И., Ртутные выпрямители, М.—Л., 1927; М u 1 1 е г К. E., Der Quecksilberdampf-Gleichrichter, В., 1925; Schafer В., Ueber Quecksilberdampf-Gleichrichter fur grosse Leistungen, Frankfurt a/M., 1913; Keller S., Untersuchungen am Quecksilberdampf-Gleichrichter, Zurich, 1919. E. Нитусов.