М. А. Боголепов.
Зарядка аккумуляторов от сетей переменного тока производится почти так же, как и при наличии постоянного тока, с той лишь разницей, что в зарядную цепь необходимо включить дополнительный прибор, носящий название выпрямителя.
Выпрямитель может быть устроен как однофазный, т. е. для использования лишь группы полуволн одного направления, так и двухфазный, т. е. уже на обе группы полуволн переменного тока.
В первом случае выпрямитель попросту является как бы фильтром или клапаном, пропускающим через себя полуволны одного направления и задерживающим полуволны обратного направления, благодаря чему в зарядной цепи мы получим ток одного направления. Но этот ток, состоит из отдельных полуволн разделенных промежутками, он будет прерывистым. Графически этот ток изображен на рис. 1—Б, где показаны лишь полуволны одного направления — а, обычного переменного тока, графически изображенного на рис. 1—А.
Ясно, что вторые полуволны переменного тока, т. е. б, б, б... остаются неиспользованными, вследствие чего и средняя величина выпрямленного тока получается уже вдвое меньше.
Выпрямитель второго типа, т. е. двухфазный является уже выпрямителем в полном смысле этого слова, так как он пропускает токи обоих направлений, но в зарядной цепи заставляет эти токи протекать в одном направлении.
Таким образом промежутки между полуволнами а, а, а... будут заполнены полуволнами б, б, б... и в зарядной цепи мы будем иметь уже ток пульсирующий, как то графически указано на рис. 1—В.
Само собой понятно, при таком полном использовании переменного тока величина зарядного, т. е. выпрямленного тока будет больше.
Выпрямители для зарядки аккумуляторов существуют различных типов, а именно: электролитические, механические, ламповые или кенотронные и наконец (для аккумуляторов больших емкостей) — ртутные.
Но так как ртутные выпрямители радиолюбителям почти недоступны, ламповые же или кенотронные, дающие достаточной силы ток, требуют применения специальных мощных и дорогих ламп, то в условиях радиолюбительской практики обычно приходится пользоваться исключительно лишь выпрямителями электролитическими и механическими.
Наиболее простыми и дешевыми безусловно являются выпрямители электролитические, механические же выпрямители уже более сложны и дороги.
Не касаясь различных конструкций механических и контактных выпрямителей, которые уже описывались в журнале «Р. В.» и будут описываться и в дальнейшем, в настоящей статье будут приведены лишь простейшие способы зарядки аккумуляторов с помощью обычных электролитических выпрямителей.
Устройство электролитического выпрямителя заключается в следующем: берут две пластины, — одну из химически чистого алюминия и вторую из свинца и опускают их на небольшом расстоянии друг от друга в сосуд, наполненный 6—8% раствором обыкновенной питьевой соды (см. рис. 2).
Вначале такой прибор, или назовем его выпрямительный элемент, пропускает токи почти в одинаковой степени в обоих направлениях, и потому его предварительно необходимо отформовать.
Для формовки выпрямительный элемент на некоторое время приключают к проводам осветительной сети переменного тока; для того же, чтобы избегнуть короткого замыкания, последовательно с ним в цепь включают обыкновенную осветительную лампу, смотря по величине выпрямителя, в 16—25 свечей или более.
Первое время лампа будет гореть нормальным светом, но по истечении 20—30 минут яркость ее накала значительно уменьшится, а в некоторых случаях она может и совсем погаснуть, что и укажет на то, что выпрямитель достаточно отформовался. В отформованном выпрямителе ток может пройти лишь в направлении от свинца к алюминию, как то показано на рис. 2 стрелками, но уже не может пройти в обратном направлении.
Таким образом в наружной цепи выпрямленный ток будет исходить из алюминиевой пластины, которая в нашем случае и будет служить положительным полюсом (+), свинцовая же пластинка, в которую ток из внешней цепи будет входить, составит отрицательный полюс (—).
Размер пластин выпрямителя и, особенно, алюминиевой пластины играет большую роль, так как весьма важно, чтобы плотность тока не превосходила известных границ, т. е. чтобы на каждый кв. сантиметр поверхности приходилось не свыше определенной доли ампера, иначе (при перегрузке) выпрямитель начинает работать неисправно, раствор в нем сильно нагревается и иногда; даже вскипает.
В среднем можно допустить нагрузку током около 0,005 ампера (5 миллиампер) и, во всяком случае, не свыше 0,01 ампера (10 мА) на 1 кв. см поверхности алюминиевой пластины, считая поверхность с обеих сторон.
Таким образом, для получения зарядного тока, например, в 1 ампер, полная поверхность алюминиевой пластины должна быть примерно равна 1 : 0,005 = 200 кв. см, одна же ее сторона должна иметь около 100 кв. см. В крайнем случае, как сказано выше, плотность тока можно увеличить примерно вдвое, т. е. взять пластину уже вдвое меньшего размера. Однако рекомендовать этого отнюдь нельзя.
Свинцовая пластина должна иметь при близительно те же размеры, как и алюминиевая.
Следует иметь в виду, что раствор соды у самой его поверхности весьма сильно разъедает алюминиевую пластинку, для предотвращения чего поверхность алюминиевой пластины у входа ее в раствор следует тщательно покрыть асфальтовым лаком или смолой, парафином и т. п.
Более подробные данные об устройстве и работе электролитического выпрямителя будут даны в специальной статье.
Включение выпрямительного элемента в зарядную цепь производится, как указано на рис. 3, т. е. плюс выпрямителя соединяется с плюсом аккумулятора, минус же — с минусом (через сеть).
Но, конечно, выпрямитель может быть приключен к аккумулятору и со стороны его отрицательного полюса и в этом случае минус уже соединяется с минусом, а плюс выпрямителя через сеть с плюсом аккумулятора (см. рис. 4).
Как и при зарядке от сети постоянного тока, в зарядную цепь необходимо включить реостат (проволочный или ламповый) для регулировки силы тока и предохранители на случай возможного короткого замыкания.
При однофазном выпрямителе сила зарядного тока бывает не велика, вводимое сопротивление должно быть соответственно меньшей величины.
Как было сказано, для более полного использования переменного тока и получения нормального напряжения, выпрямитель должен быть построен уже на две фазы.
Для этого уже берут 4 совершенно одинаковых выпрямительных элемента и включают их в зарядную цепь по схеме указанной на рис. 5.
Токи того и другого направлений в данном случае проходят обязательно через два элемента, обращенные к ним свинцовыми пластинами. Следовательно, при одной фазе ток будет проходить через 1-й и 2-й элементы (указано сплош ными стрелками) в противоположной фазе он пойдет уже через элементы 3-й и 4-й (указано пунктирными стрелками).
В результате же через аккумулятор будет протекать общий ток уже в одном определенном направлении.
В крайнем случае можно ограничиться и тремя выпрямительными элементами, но в этом случае один из элементов должен иметь уже две алюминиевых пластины, между которыми помещается одна свинцовая пластина (рис. 6).
Ввиду того, что вследствие недостаточной чистоты алюминия выпрямление может происходить не в полной мере, а равно принимая во внимание сопротивление раствора и другие потери, вводимые сопротивления в виде ламповых или проволочных реостатов следует применять уже меньшей величины, нежели при зарядке аккумуляторов, при всех одинаковых данных, от сетей постоянного тока.
В заключение следует сказать, что нередко, особенно в провинции, бывают случаи остановки машин на станциях, а следовательно и прекращение подачи тока.
В этом случае полюса аккумулятора (через сеть и обмотку якоря динамо-машины на станции) оказываются замкнутыми накоротко и аккумулятор быстро разряжается.
На этом основании весьма желательно при зарядке от осветительных сетей включать в зарядную цепь автоматический выключатель, который при прекращении подачи тока моментально выключал бы аккумулятор из цепи и также автоматически включал бы его при возобновлении подачи тока.