Б. П. Асеев.
Заканчивая схемы выпрямителей, остановимся еще на двух оригинальных схемах; схеме Латура и схеме Шенкеля. Эти схемы замечательны тем, что одновременно с выпрямлением они повышают напряжение: так, например, первая схема повышает напряжение выпрямленного тока, по сравнению с напряжением переменного, в два раза, а вторая может повышать напряжение выпрямленного тока в сколь угодно большее число раз; предел повышения напряжения ограничивается падением коэффициента полезного действия.
Обратимся к схеме Латура (черт. 10); эта схема представляет собой мостик, плечи которого составлены из кенотронов K1, K2 и конденсаторов C1, C2; к одной диагонали мостика подводится переменный ток от вторичной обмотки повышающего трансформатора, а от другой отбирается выпрямленный ток. Работа выпрямителя происходит следующим образом: положим, что зажим N вторичной обмотки трансформатора имеет в данный момент времени положительный потенциал, а зажим M — отрицательный; тогда ток, проходя по левой ветви мостика, заряжает конденсатор C1 до амплитудного значения переменного тока за вычетом потери напряжения в кенотроне K1 (направление тока показано стрелками без перьев, черт. 10). При перемене знаков на зажимах NM ток пойдет по правой ветви мостика и зарядит конденсатор C2 (направление тока показано стрелками с перьями). Конденсаторы C1 и C2 соединены последовательно и имеют возможность разрядиться только при замкнутых зажимах AB, т.-е. на нагрузочное сопротивление. Очевидно, что зажим A будет положительным, а зажим B — отрицательным и между этими зажимами мы будем иметь напряжение постоянного тока, в два раза превышающее напряжение переменного тока вторичной обмотки трансформатора.
Практическая схема Латура дана на черт. 11: генератор переменного тока Г питает первичную обмотку трансформатора T, имеющего три вторичные обмотки L1 и L2 для питания нитей кенотронов и L3 — высокое напряжение, подлежащее выпрямлению. Принцип действия, очевидно, совершенно аналогичен действию схемы черт. 10.
В заключение обзора схем рассмотрим еще схему Шенкеля (черт. 12). Эта схема, как мы указывали выше, позволяет повысить напряжение выпрямленного тока в желаемое число раз; в нашем случае (черт. 12) оно повышается в пять раз, т.-е. на зажимах конденсатора C5 будет иметься напряжение в пять раз превышающее напряжение вторичной обмотки трансформатора T. Для того, чтобы легче понять принцип действия схемы Шенкеля, возьмем трехламповую схему (черт. 13), вторичная обмотка трансформатора T создает на зажимах MN переменное напряжение; положим, что, в начальный момент времени, зажим M будет положителен, а зажим N отрицателен, тогда ток, проходя через кенотрон K1, заряжает конденсатор C1 до напряжения вторичной обмотки трансформатора. Далее знаки на зажимах MN меняются и, полагая зажим N положительным, а M отрицательным (черт. 14), будем иметь зарядный ток в цепи: конденсатор C1, кенотрон K2 и конденсатор C2; напряжение на конденсаторе C1 и электродвижущая сила вторичной обмотки трансформатора действуют попутно (соединены последовательно) и, следовательно, конденсатор C2 будет заряжен до напряжения трансформатора, плюс напряжение конденсатора C1, т.-е. до напряжения, в два раза превышающего напряжение трансформатора; конечно, конденсатор C1, отдавая свой заряд конденсатору C2, сам разряжается.
Затем знаки на трансформаторе опять меняются (черт. 15); при этом конденсатор C1, через кенотрон K1, заряжается до напряжения V (стрелки без перьев), где под V подразумевается напряжение на вторичных зажимах трансформатора T; но, одновременно, конденсатор C3, через кенотрон K3, попутно действующими электродвижущей силой трансформатора и напряжением конденсатора конденсатор C2 заряжается до напряжения 2V (стрелки с перьями). Напряжение на конденсаторе конденсатор C3 будет равно 3V потому, что он заряжается от эдс трансформатора, равной V и напряжения конденсатора конденсатор C2, равного 2V.
Наконец, проследим еще раз работу схемы, когда знаки на зажимах трансформатора опять переменятся (зажим N — положителен, а M — отрицателен): в этом случае действие схемы будет аналогично черт. 14, т.-е. конденсатор C1, действуя попутно с эдс трансформатора, заряжает конденсатор C2 до напряжения 2V и, стало-быть, дальнейшая работа схемы будет происходить в описанном ранее порядке.
В результате переброски зарядов с одного конденсатора на другой можно еще больше повысить напряжение выпрямленного тока, но при этом необходимо помнить, что увеличение числа ламп влечет за собой уменьшение коэффициента полезного действия (увеличиваются потери). Разобраться в действии пятиламповой схемы Шенкеля (черт. 12) предоставляется читателю самому. Кроме того, необходимо заметить, что накал нитей в схеме Шенкеля может производиться переменным током, накал постоянным током от аккумуляторов показан исключительно в целях упрощения чертежа.
Перейдем к приспособлениям, уменьшающим пульсации выпрямленного тока. Эти приспособления носят название фильтров. Фильтр представляет собой соединение, содержащее катушки самоиндукции и конденсаторы; катушки обычно включаются последовательно, а конденсаторы параллельно (черт. 16). Действие фильтра происходит спедующим образом: при возрастании напряжения выпрямленного тока конденсатор заряжается, а при уменьшении напряжения частично отдает свой заряд внешней нагрузке, т.-е. стремится установить постоянство тока и напряжения, стремится как бы сгладить пульсацию. Катушки действуют аналогично: при уменьшении тока катушка посылает попутную эдс самоиндукции, поддерживающую убывающий ток, а при возрастании — противоположную задерживающего его напряжение (закон Ленца); эти эдс самоиндукции также стабилизируют (делают постоянным) выпрямленный ток. Для достижения хорошего сглаживания рекомендуется включать ряд ячеек.
Рассмотрев основные схемы выпрямителей и их работу, коснемся вопроса о коэффициенте полезного действия (К.П.Д.) выпрямительной установки.
К.П.Д. будет тем больше, чем меньше потери в самом кенотроне. Недокал кенотрона уменьшает его К.П.Д., а перекал — понижает срок службы нити, почему надлежит обращать серьезное внимание на должную величину силы тока накала.
Благодаря небольшому, по сравнению с нагрузкой, внутреннему сопротивлению кенотрона (порядка 500—700 ом.), потеря мощности в нем весьма мала и является возможность получить К.П.Д. порядка 95—98%, т.-е. из всей подводимой мощности только 2—5% теряется в кенотроне.
Это обстоятельство и повлекло за собой столь широкое распространение кенотронов для выпрямления переменных токов высокого напряжения, при питании ламповых генераторов.
1) См. № 11 "Радио всем".