Випрямлячі та інші джерела живлення
Найбільш поширеним типом живильних пристроїв для наземної стаціонарної радіоапаратури в даний час є випрямлячі. Відомо багато систем випрямлячів змінного струму: механічні, електролітичні, іонні, електронні та напівпровідникові. Практичне значення мають лише три останніх типу, причому іонні застосовуються в основному там, де потужності великі (на трамвайних електропідстанції, для живлення потужних радіопередавачів, трансляційних вузлів і т. Д.). Харчування радіоприймачів і підсилювачів проводиться найчастіше від двухполуперіодних кенотронних випрямлячів.
На рис. 85 а зображена стандартна схема двухполуперіодного випрямляча, в якій використовується двуханодний кенотрон прямого напруження типу 5U4. Силовий трансформатор зазвичай має чотири обмотки: мережеву, що підвищує, обмотку напруження кенотрона і обмотку напруження ламп радіоприймача або підсилювача.
Мал. 85. Схеми кенотронних випрямлячів.
Остання обмотка безпосереднього відношення до власне випрямителю не має. Для двухполу- периодной випрямляча підвищує обмотку роблять складається з двох секцій з висновком середньої точки, з якої завжди знімається "мінус" випрямленої напруги.
Приймемо фазу підводиться до випрямителю мережевого змінної напруги такий, що на аноді I буде позитивний знак підвищеного трансформатором напруги. Природно, що на аноді II напруга повинна бути при цьому негативним. Струм через кенотрон буде проходити протягом даного напівперіоду тільки від анода I до катода, створюючи на ньому позитивний заряд, що сприймається вхідним конденсатором фільтра C1. мають ємність близько 10 МКФ (конденсатори фільтра C1 і С2 зазвичай беруть електролітичного типу). Наступний напівперіод позитивний потенціал буде вже на аноді II, ток до катода пройде тільки з цього анода, так як на аноді I напруга буде негативним. Обидві половини підвищувальної обмотки будуть по черзі проштовхувати через кенотрон порції позитивного заряду для конденсатора С1. який з нього може виходити тільки направо, в бік опору навантаження Rн. так як зворотний шлях через кенотрон для позитивного заряду на його катоді внаслідок односторонньої провідності кенотрона постійно наглухо закритий.
Велика ємність конденсатора С1 призводить до того, що в проміжках між черговими поповненнями його заряду за кожен період змінної напруги в мережі він встигає розрядитися (віддаючи струм в праву частину схеми) лише незначно. Праворуч конденсатора С1 є дросель Др і конденсатор С2. паралельно якому підключено опір навантаження Rн. Роль цього навантаження зазвичай виконують паралельні анодні ланцюжка ламп радіоприймача або підсилювача. Дросель і конденсатор С2 в сукупності з конденсатором С1 утворюють фільтр випрямляча, що згладжує пульсації випрямленої змінної напруги. На рис. 85 б наведені графіки, що ілюструють поступову зміну випрямляється напруги і струмів в звичайному двопівперіодним випрямлячі. Чим більше споживання випрямленого струму, тим більшою повинна бути ємність конденсаторів фільтра. У випрямлячах телевізійних приймачів, наприклад, вона доходить до 30-40 мкф і більше. Самоіндукції дроселів, навпаки, для таких випадків можна кілька зменшувати. Фільтр випрямляча може і зовсім не мати дроселя, який замінюється провідникові. Така схема забезпечує цілком задовільний згладжування, але втрати в ній більше.
На рис. 85 в показана схема, відома під назвою схеми Латура. Силовий трансформатор для цієї схеми може не мати середньої точки в підвищує обмотці і не мати підвищувальної обмотки взагалі, так як в якості випрямляється напруги можна взяти прямо напруга мережі. Для схеми Латура придатні лише такі кенотрони, у яких є два роздільних катода, ізольованих від нитки розжарення, або можуть бути застосовані два кенотрона, що живляться за напруженням від окремих понижуючих обмоток силового трансформатора.
Як можна бачити, при позитивному напівперіоді на аноді II заряджається конденсатор Сі а при негативному напівперіоді на цьому ж аноді струм може проходити лише від катода I до анода I і заряджається при цьому вже тільки конденсатор С2. Різниця потенціалів на кожному з конденсаторів при малому струмі в опорі навантаження буде близька до амплітуди випрямляється напруги Е0. а так як з'єднані вони послідовно, то напруга на конденсаторі С3 дорівнюватиме 2 Е0.
Таким чином, випрямлена напруга в схемі Латура за величиною виходить близьким до подвоєному випрямляти, причому подвоєння досягають без підвищувального трансформатора. Схема Латура знаходить собі застосування в мережевих радіоприймачах з так званими безтрансформаторним випрямлячами, причому для цього використовуються кенотрони типу 30Ц6С. Дані інших деталей цього випрямляча приведені на малюнку.
Серед багатьох випрямних пристроїв, що використовуються для живлення радіоапаратури і зарядки акумуляторів, велике практичне значення мають селенові випрямлячі. Найчастіше застосовуються двухполуперіодні схеми випрямлення.
Мал. 86. Селенові випрямлячі, зібрані за схемами Латура, Греца і одіополуперіодной.
На рис. 86 наведені: а - схема селенового випрямляча харчування анодних ланцюгів радіоприймача, виконана у варіанті схеми Латура; б - однополуперіодний високовольтний випрямляч харчування анода електронно-променевої трубки, фільтром якого через малу величину споживаного струму (порядку декількох мікроампер) може служити один єдиний конденсатор; в -так звана схема Гретца. Шлях струму при позитивному напівперіоді на вхідному затиску А показаний суцільними стрілками, а коли напів період негативний - пунктирними. Як можна бачити, між вихідними затискачами В-Г струм проходить тільки в одному напрямку, якщо на А-Б подається змінна напруга.
Схема Гретца широко застосовується в випрямлячах для зарядки акумуляторів. Селенові елементи (шайби) збирають для цього в "стовпчик", стягуваний єдиним ізольованим центральним болтом, яка виступає нарізана частина якого використовується для кріплення стовпчика на шасі або в ящику при монтажі. На рис. 86 г наведена схема монтажних з'єднань між 4 групами насаджених на загальному ; стрижні випрямних елементів (шайб), відповідна принциповою схемою в.
Селенові шайби допускають подачу випрямляється напруги до 20 в на 1 елемент (амплітудне напруга), причому щільність середнього випрямленого струму може доходити до 50 ма / см 2.
Нашою промисловістю випускаються селенові шайби декількох розмірів, що застосовуються відповідно до вимагається величиною випрямленого струму. У табл. 11 наведені величини максимальних струмів при двопівперіодним випрямлянні. Для однополупериодного випрямлення ці значення вдвічі менше.
Для живлення радіоапаратури в експедиційних умовах і в умовах відсутності промислових видів електроструму застосовуються віброперетворювачі, умформер і Термогенератор.
Віброперетворювачі іноді застосовуються і для харчування анодних ланцюгів передавачів радіозондов. Схема пристрою віброперетворювача з синхронними випрямляють контактами приведена на рис. 87 а і з подальшим кенотрон, випрямленням (схема б). На рис. 87 в показана схема передавача "комутаторної" радіозонда, що живиться від спрощеного віброперетворювача без випрямлення створюваного високої змінної напруги.
Основою кожного віброперетворювача є силовий трансформатор з низьковольтної і підвищує обмотками, а також преривательное пристрій (вібратор). Коливання якоря вібратора створюють переривчастий струм в низьковольтної обмотки, причому индуктируется змінну напругу в підвищує обмотці. На схемі а (рис. 87) якір черзі живить половини низьковольтної обмотки силового трансформатора і одночасно підключає через фільтр до вивідних клем високої напруги то одну, то іншу половину підвищувальної обмотки, внаслідок чого висока напруга виходить вже в випрямленном вигляді.
На схемі б, що діє більш стійко, випрямлення проводиться за допомогою кенотрона. Примітивний віброперетворювач, показаний на схемі в, відомий під назвою "зумер-трансформатор", так як в ньому вібруючий язичок переривника встановлюється прямо на трансформаторі, в залізному ярмі якого для цієї мети передбачається спеціальний пропив.
Умформер, або одноякірні обертові перетворювачі, являють собою поєднання електродвигуна з генератором постійного струму. У них є загальний статор з загальними обмотками збудження і загальне тіло якоря з роздільними обмотками низького і високого напруги, виведеними до різних колекторам, які мають свої пари щіток. При підведенні напруги живлення до низьковольтної обмотки якір обертається і в обмотці з великим числом витків виникає підвищена напруга, що знімається з іншого колектора.
Мал. 87, Схеми віброперетворювачів і зумер-трансформатора.
Пропущене через згладжує фільтр цю напругу може бути використано для харчування радіопристроїв.
Термобатареї (Термогенератор) для харчування радіоприймачів використовуються порівняно недавно. Промисловістю випускаються Термогенератор ТГК-3 для харчування радіоприймачів і взагалі радіоапаратури в сільській місцевості, що складаються з батареї потужних термоелементів, конструктивно оформлених у вигляді циліндра так, щоб нагрівання їх "гарячих" спаев було зручно проводити за допомогою струменя нагрітого повітря, що виходить зі скла звичайної гасової лампи. Ланцюг напруження харчується безпосередньо від термоелементів, а для живлення анодного ланцюга застосовується віброперетворювач, що підвищує напругу термогенератора до потрібної величини.
З джерел живлення радіопристроїв, мають перспективи на застосування в майбутньому, слід вказати атомні батареї, розробка яких в даний час тільки починається. У зв'язку з тим, що при повільному розпаді штучних радіоактивних елементів має місце і випускання вільних електронів (так званий "бета-розпад"), а також внаслідок наявності величезних ресурсів енергії всередині самого речовини, є принципова можливість побудувати "вічні" джерела живлення, тривалість дії яких вимірювалася б багатьма десятиліттями і більше. Подібні пристрої, поки ще, правда, що створюють дуже слабкі струми і тому мають мале практичне значення, вже існують.
РНС. 83. Пристрій перших атомних елементів:
а - високовольтний елемент, 1 - ізолятор, б - низьковольтний елемент, 2-шар стронцію, 3 - колектор, 4-лавина електронів.
Схема "атомного елементу" показана на рис. 88 а. Усередині пустотілого металевої кулі вміщено кілька штучного радіоактивного речовини А. Кронштейн, що утримує його в центрі кулі, через прохідний ізолятор виведений назовні і є позитивним полюсом елемента. Негативним полюсом служить сам куля.