А. М. Каган
Массовый переход многих радиолюбителей от детекторного приемника к ламповому и присоединение ламповых усилителей к детекторным приемникам, выдвинул вопрос о возможности питания катода и анода ламп непосредственно выпрямленным переменным током городской электрической сети.
Питание ламп аккумуляторами, по своей дороговизне, недоступно многим радиолюбителям и поэтому в большом ходу более дешевые сухие элементы (батареи) "Лекланше". Анодная батарея в 45 вольт стоит приблизительно от 6 р., в 80 — 11 р. 50 к.; сухая батарея накала — 4 вольта стоит — 11 р., наливная батарея — около 6 р. При нормальной ежедневной работе в 4—5 часов — такие батареи служат обыкновенно не более 1½—2 месяцев и поэтому расход по питанию ламп становится довольно значительным. Батареи эти к тому же при работе постепенно истощаются, вследствие чего радиоприем ухудшается и эффект приемника значительно умаляется. Частая же замена батареи стоит довольно дорого и не по силам карману большинства радиолюбителей. Поэтому понятен тот интерес, который проявляет массовый радиолюбитель к разного рода выпрямителям переменного тока.
Все существующие выпрямители имеют один характерный недостаток — дают некоторую пульсацию; но при хорошей конструкции выпрямителя она еле слышна и совершенно заглушается при приеме радиосигналов. Если же принять во внимание, что с помощью выпрямителей получается постоянный ток с одинаковым напряжением и одинаковой средней силою, что расход электрической энергии выражается в стоимости горения одной экономической лампочки в 25 свечей, т.-е. около 2,5 копеек в час — преимущество выпрямителя перед другими источниками тока для питания катодных ламп радиоприемников становится вполне очевидным.
В настоящей статье читатели журнала "Радио Всем" познакомятся с системами выпрямителей для питания анода катодных ламп.
Исходя из электролитических опытов физика Гретца в марте 1923 г. Фитц опубликовал в журнале "Science and Invention" целый ряд систем выпрямителей переменного тока.
Если 2 обыкновенных пробирки А и Б наполнить 15% раствором (на дестилированной или в крайнем случае кипяченой воде) фосфорнокислого двуосновного натрия (Na2HPO4), вставить в каждую по две металлические пластинки размером каждая в 6 мм на 20 см., одну — аллюминевую, другую — железную и присоединить к проводам электрической осветительной сети в пунктах М и Н, как указано на черт. 1, то немедленно появится усиленная химическая реакция и на аллюминевых электродах начинает оседать светло-голубой слой, а спустя некоторое время образуется сплошной налет. Налет этот, достигнув определенной густоты и толщины, обладает свойством не пропускать тока "на себя" от второго железного электрода. Так как ток осветительной электрической сети — переменный, то часть этого тока — один полупериод не проходит от железного электрода к аллюминиевому в то время, как другой полупериод от аллюминия к железу свободно проходит; таким образом получается постоянный ток, идущий от аллюминиевого электрода к железному (по направлению стрелки), при чем провод Л будет (—) отрицательным, а провод Л1 (+ ) положительным полюсом.
Простейший выпрямитель, сконструированный на основании указанного выше принципа, имеет следующую схему (черт. 2).
До образования изолирующего слоя на аллюминиевых электродах, фосфорно-кислый раствор является проводником электрического тока, вся цепь представляет собою сплошной проводник и при непосредственном включении в электрическую сеть получается короткое замыкание; во избежание перегорания предохранительных пробок — необходимо последовательное присоединение угольной лампочки в 16—25 свечей (на черт. обозначен. букв. П). Вначале она горит полным накалом, но потом медленно тускнеет и, наконец, окончательно гаснет, в виду того, что один полупериод переменного электрического тока через лампочку по направлению стрелки "О" не проходит, задержанный образовавшимся изоляционным налетом на аллюминиевых электродах.
Для сглаживания выпрямленного тока между проводами Л и Л1 помещается конденсатор в 8 микрофорад или 4 обыкновенных телефонных конденсатора.
Вместо телефонных конденсаторов можно применить т. н. содовые конденсаторы. В четыре банки вставляется по два аллюминиевых электрода размером 2 с/м. × 10 с/м. и наполняют 10% раствором обыкновенной питьевой соды. После отформовки (появления желтоватого осадка на электродах) означенные конденсаторы включаются по схеме, указанной на чер. 3.
Во всей системе получается потеря напряжения в 10—15% и, следовательно, от осветительной сети в 110 вольт получается в проводах Л и Л1 ток около 100 вольт.
Изоляционный налет на аллюминиевых электродах допускает напряжение не более 50—70 вольт; поэтому взяты 2 пробирки; при пользовании же осветительной сетью напряжением в 220 вольт необходимо включить последовательно 4 пробирки или с помощью добавочного сопротивления поглотить излишнее напряжение, понизив его до 110 вольт. Можно это же получить при помощи трансформатора.
Во избежание испарения раствора рекомендуется заливать пробирки сверху слоем масла в 10 м/м., лучше всего машинным маслом, употребляемым для смазки швейных машин. Рекомендуется также следить, чтобы жидкость сильно не нагревалась (при температуре 50—55 градусов выпрямитель работает хуже) для чего в последнем случае необходимо выключать выпрямитель на 10—15 минут.
Угольной лампочкой с различным числом свечей, включенной в патрон П; можно соответственно понижать до 35—40 вольт напряжение выпрямленного тока в проводниках Л и Л1.
На черт. 9 изображен наружный вид такого выпрямителя, с теми же обозначениями отдельных частей, как и на схеме.
Для изготовления аллюминиевых электродов в случае ненахождения на рынке листового аллюминия, рекомендуется купить аллюминиевую чашку, емкостью в ½ литра (стоимость 47 коп. в магазине "Госпромцветмета" или ОДР, Тверская 66) и из боковой стенки ее можно заготовить 15 аллюминиевых электродов. Двуосновной фосфорно-кислый натрий можно получить в "Гослаборснабжении", Москва, Юшков пер., 6. Стоимость 100 грамм — 65 коп. Конденсаторы продаются в магазинах ОДР, "Радиопередача" или треста "Заводов Слабого тока" по цене от 3 р. до 3 р. 50 к.
Для сокрашения расходов по устройству указанного выше выпрямителя, можно обойтись и без специальных конденсаторов (8 микрофар.). В этом случае в качестве фильтра используется образующийся на аллюминиевых электродах изоляционный слой — как диэлектрик между двумя проводниками, из которых одним проводником является внутренняя часть (за изоляционным слоем) аллюминиевого электрода, а вторым — раствор фосфорно-кислого натрия. Схема тогда принимает вид, изображенный на черт. 4.
На указанной схеме банка Б служит одновременно конденсатором.
Так как 1 кв. с. аллюминия дает емкость 13.000 см. необходимо взять аллюминиевую пластинку размером 15 с/м. × 61 с/м., что даст емкость приблизительно в 20 микрофорад. Пластинку можно свернуть спирально и поместить в обыкновенную банку от элементов "Лекланше", как указано на черт. 5.
Чтобы электроды взаимно не касались — рекомендуется между ними прокладывать резиновую или эбонитовую прокладку. Выпрямленный ток получается между зажимами Л и Л1.
При устройстве выпрямителя по схеме, указанной на черт. 6; можно воспользоваться обыкновенными слюдяными конденсаторами, емкостью каждый в 4000—5000 с/м. В случае ненахождения таковых на рынке, можно включать параллельно несколько конденсаторов меньшей емкости с тем, чтобы общая емкость каждого конденсатора К была указанного выше порядка.
В описанных выше случаях выпрямителем используется один полупериод переменного тока. С целью использования обоих полупериодов рекомендуется составить выпрямитель по схеме, указанной на черт 7.
Берут 4 пробирки тех же размеров, с такими же электродами и тем же раствором. Один полупериод от проводов электрической сети МН — пройдет от аллюминия к железу через пробирки А и Г, а второй полупериод от аллюминия к железу через пробирки В и Б.
В первом случае ток пойдет по сплошной линии указанной стрелкой, а во втором, по линии — отмеченной пунктиром, не меняя направления в основной цепи Л и Л1.
С целью сглаживания пульсации в провод Л, идущий к отрицательному полюсу, включена последовательно дроссельная катушка Р. Размеры ее указаны на черт. 8. Изготовляется эта катушка следующим образом:
Наматывается 3.000 витков провода 0,15 м/м с шелковой изоляцией, отверстие катушки наполняется по возможности гуще прутиками жженой проволоки, толщиной 0,5 м/м, длиною 70 м/м, предварительно покрытой тонким слоем лака.
При включении последовательно (в патрон П) угольной электрической лампочки в 10 свечей получается ток напряжением в 54 вольт, при экономической лампочке в 25 свечей — 71 вольт, а при непосредственном включении (без лампочки) 100 вольт.
Во избежание перегорания катодных ламп необходимо между зажимом "земля" приемника и заземлением включить постоянный конденсатор порядка 1000 см. В противном случае между электрической осветительной проводкой и землею происходит через аппарат короткое замыкание и лампы перегорают.
Выпрямители по схеме чертежей 2 и 7 испробованы в работе и дали очень хороший результат, в особенности по черт. 7 пульсация едва слышна и при приеме радиосигналов таковая почти совсем пропадает.
С помощью этого выпрямителя на 3-х ламповый приемник, описанный в 1-м сборнике "Радио", автор принимал заграничные мощные станции.
С затратой малых средств всякий радиолюбитель при помощи описанных в настоящей статье выпрямителей переменного тока получает возможность:
Питать анод катодных ламп от городской осветительной сети с затратой ничтожнейшего количества электрической энергии.
Эффект радиоприемника становится постоянным — чего никогда не бывает при пользовании батареями.