"Радиолюбитель", №4, март, 1925 год, стр. 89-90

Выпрямитель для анодного напряжения

А. Кугушев

В настоящей статье я хочу познакомить читателей с возможным способом устройства выпрямителя, что позволит не иметь дорого стоющих и требующих специального ухода аккумуляторных батарей и элементов.

При пользовании выпрямителем, энергия для питания приемника берется от городской осветительной сети через обыкновенный штепсель, при чем расход ее меньше, чем на одну десятисвечную лампочку.

Принцип действия

Чтобы любитель мог более или менее сознательно изготовить своими средствами такой выпрямитель, я позволю себе сказать несколько слов о принципе действия выпрямителя и о "сглаживании" выпрямленного тока.

Рис. 1. Схема выпрямления обеих полуволн.

Как известно, всякая катодная лампа является абсолютным выпрямителем, т.-е. таким прибором, который пропускает через себя электрический ток только в одном направлении, а именно: от анода к нитке. Пусть имеем схему (рис. 1) из трансформатора с двумя вторичными обмотками, которые намотаны в одинаковом направлении, так что в точках a и b одновременно будут разноименные полюса электродвижущей силы (напр., в точке a (+), а в точке b (—).

В цепи 1 ток будет итти только по направлению часовой стрелки, т.-е. в то время, пока на аноде лампы Л₁ будет (+) эл.-дв. силы. Если диаграмма с—е представляет элек.-дв. силу, при чем площадки, заштрихованные справа налево, обозначают эл.-дв. силу в то время, когда в точке a (+), а площадки, заштрихованные слева направо — эл.-дв. силу в то время, когда (+) в точке b (в это время (—) в точке a), то ток, проходящий по цепи 1, можно изобразить диаграммой f—f; ток на участке d—c будет итти справа налево. Обращаясь к цепи II, мы получим аналогичную картину, но здесь ток будет итти в направлении, противоположном движению часовой стрелки, и может быть изображен диаграммой i—i. На участке d'—с' ток идет в направлении справа налево, т.-е. в том же направлении, как и по участку d—с. Если теперь оба эти участка слить, как показано на рис. 2, то по сопротивлению R будет проходить, как говорят, пульсирующий ток, все время в одном направлении и изображаемый диаграммой k—k (рис. 1). Такой ток очень часто, хотя это и неправильно, называют постоянным. Этим током можно заряжать аккумуляторы, приборы постоянного тока его будут показывать и т. д. Одним словом этот ток обладает всеми свойствами "настрящего" постоянного тока, но, кроме того, он обладает, до некоторой степени, почти всеми свойствами и переменного тока. Вот по этой-то причине пульсирующий ток не годен для питания ламповых приемников и даже радиопередатчиков. При приеме в телефоне будет слышен фон пульсации и заглушит принимаемую речь. Чтобы уничтожить это явление, превратить пульсирующий ток в "ровный", "настоящий", постоянный, его "сглаживают" фильтрами, состоящими из дросселей, последовательно включаемых, и конденсаторов, параллельно приключаемых к приемнику постоянного тока R.

Рис. 2. Эквивалентная схема выпрямителя на 2 полуволны

Чтобы уяснить этот процесс сглаживания, пульсирующий ток и рассматривают, как сложный ток, состоящий из обычного постоянного и обычного переменного, идущих по одной и той же цепи. Включая в эту цепь дроссель L (рис. 3), мы вводим сопротивление только для переменной слагающей тока (при условии, что омическое сопротивление дросселя относительно ничтожно), уменьшая его величину и не влияя притом на величину постоянной слагающей тока. Точно так же, приключая параллельно полезному сопротивлению — нагрузке R конденсатор C, мы отводим большую часть переменного тока, помимо R, так как конденсатор является проводником для переменного тока. Ясно, что величина постоянного тока в R не уменьшится, ибо он через конденсатор не пойдет.

Устройство выпрямителя

После этих предварительных рассуждений читателю не трудно разобраться в полной схеме так называемого двухфазного катодного выпрямителя, изображенной на рис. 4.

Рис. 3. Включение дросселя и конденсатора для сглаживания пульсации.

В этой схеме использованы обыкновенные усилительные лампочки Л₁, Л₂, выделки Нижегор. Радиолаборатории, у которых сетки и аноды соединены между собой накоротко, а волоски накаливаются от особой обмотки II общего трансформатора Тр. Получаемое напряжение постоянного тока очень удобно регулировать изменением накала ламп через реостат r.

Рис. 4. Полная схема выпрямителя.

При изготовлении такого выпрямителя к ламповому приемнику, с числом ламп 3—4, следует руководиться нижеуказанными данными.

Рис. 5. Детали трансформатора

Для изготовления железного сердечника трансформатора можно употребить листовое железо толщиною не более ½ мм. Размеры сердечника приведены на рис. 5. Наиболее рациональный способ изготовления состоит в том что железо разрезается на полосы шириною 112 мм., из которых вырезаются "глаголи" а—b—с—d—е—f в количестве 80 шт. при полмиллиметровом железе. Железо должно быть обклеено с одной стороны папиросной бумагой. При таком способе изготовления сердечника получается наибольшая экономия в материале и рабочей силе. Когда будут намотаны катушки, железо собирается таким образом, чтобы стыки одной пары "глаголей" были перекрыты сплошным углом следующей пары "глаголей" т.-е. уголки складываются, чередуясь, то по форме A, то по форме B (рис. 5), при чем нужно следить, чтобы между двумя слоями железа всегда была прослойка из папиросной бумаги, наклеенной с одной стороны железных уголков. На рис. 6 показан разрез катушек трансформатора и даны все нужные размеры гильз. Согласно предыдущему, трансформатор должен иметь три обмотки, из которых:

1) первичная обмотка (I), приключаемая к штепселю с напряжением в сети 120 вольт.

2) вторичная обмотка (II), ток которой выпрямляется, эта обмотка должна иметь среднюю точку "о" (см. рис. 4);

3) вторичная обмотка (II'), дающая ток для накала волосков выпрямителей и имеющая также среднюю точку "о'" (см. рис. 4), которая является плюсом цепи выпрямленного тока.

Рис 6. Катушка трансформатора.

Каждая из трех обмоток поровну наматывается на двух гильзах. Гильзы из пресшпана или простого плотного картона склеиваются обычным образом шеллаком. Между разными обмотками одной гильзы следует проложить изоляцию (a, b на рис. 6), например, из 1—2 слоев прошеллаченной полотняной ленты.

При напряжении городской сети в 120 вольт:

Ясно, что при ином напряжении сети следует изменить приблизительно пропорционально число витков только I обмотки, изменяя при этом соответственно ее диаметр.

Конденсаторы С₁ и С₂ (рис. 4) должны обладать емкостью каждый по 2—1,25 µF, их рекомодуется самому не изготовлять, а приобрести готовые, в виде известных в продаже под названием "телефонных" конденсаторов.

Рис. 7. Детали дросселя.

Дроссель L (рис. 4) состоит из 2-х катушек, соединенных последовательно с общим числом витков 15.000 проволоки ПШО — d = 0,1—0,12 мм., намотанных на один сердечник. На рис. 7 даны размеры этого сердечника; способ его изготовления подобен изготовлению сердечника трансформатора (см. выше). Разница заключается в том, что здесь железо собирается не в перекрышку, а просто. Железо листовое 0,5 мм. и тоже обклеивается папиросной бумагой. Нужно заботиться о том, чтобы соприкасающиеся между собой торцевые поверхности сердечника были наивозможно гладкими; опытным путем следует установить потребность прокладки "i" в стыках; этот опыт производится следующим образом: когда весь выпрямитель полностью собран, его включают для работы на усилитель и, слушая в телефон легкий звук — слабую пульсацию, определяют, насколько уменьшается или усиливается этот звук с прокладкой и без нее. Величина прокладки в среднем 0,03—0,02 мм. из бумаги. После того дроссель окончательно собирается, т-е. скрепляют при помощи тех или иных колодок, планок и т. д.

Устройство реостата накала r (рис. 4) равно, как и всякого рода зажимов, гнезд и т п., здесь не предвидится, ибо оно обычно. Следует лишь указать, что реостат должен быть:

1) с максимальным сопротивлением приблизительно 2 ома,

2) с проволокой, выдерживающей ток 1 амп. и

3) с плавной регулировкой.

На рис. 8 приведена фотография такого рода выпрямителя на 80 вольт, собранного временно для опытов.

Рис. 8. Общий вид выпрямителя.
1 — Зажимы постоянного тока; 2 — конденсаторы по 2 µF; 3 — дроссель; 4 — реостат; 5 — трансформатор; 6 — зажимы II обмотки; 7 — средняя точка II обмотки; 8 — зажимы I обмотки; 9 — зажимы II¹ обмотки (накала волосков выпрямительных ламп); 10 — средняя точка II¹ обмотки.

Кроме катодных—ламповых выпрямителей существует много других и в том числе, так называемый, электролитический выпрямитель. Его также с успехом можно употреблять для той же цели.

Все вышенаписанное ведет к устранению батареи высокого напряжения для лампового приемника, заменой ее энергии энергией от городской сети. Понятно, что то же можно проделать и в отношении батареи накала усилительных ламп.

В заключение должен отметить, что величину C₁ и С₂ (рис. 4) можно значительно уменьшить, если в качестве приемного усилителя пользоваться усилителем "с дросселями", который будет описан в одном из ближайших номеров журнала.

Нижегородская Радиолаборатория
имени В. И. Ленина.