книги из ГПНТБ / Семенов Б.З. Учебник механика военно-воздушных сил электросиловые устройства средств связи и радиотехнического обеспечения полётов

Пусть в начальный момент t0 (рис. IV.4c) напряже­ ние в точке 1 (рис. IV.3) относительно точки 0 имеет положительный максимум, а в точке 2 — отрицательный. Тогда в момент to ток потечет через обмотку 2а, вентиль Д 1, нагрузку R и общую точку 0. Тока в обмотке 26 не будет, так как анод вентиля Д2 находится под отрица­ тельным потенциалом относительно катода.

Так как по условию нагрузка активная, то ток в об­ мотке 2а будет иметь ту же форму (рис. IV.46), что и приложенное напряжение. Это будет продолжаться до момента t\. В момент t\ полярность напряжений в точ­ ках 1 и 2 изменится относительно общей точки. Напря­ жение в точке 1 станет отрицательным, а в точке 2 — положительным, вследствие чего ток потечет не через обмотку 2а и диод Д 1, а по цепи: обмотка 26, диод Д2,

мотки трансформатора. Переключение обмоток и венти­ лей происходит через каждые полпериода. Токи во вто­ ричных обмотках протекают в противоположных направ­ лениях.

Мостовая двухполупериодная схема. Схема состоит из трансформатора, имеющего одну первичную и одну вторичную обмотки, и четырех вентилей, соединенных по схеме моста (рис. IV.5). К одной диагонали моста под­ водится переменное напряжение, а с другой снимается

Рис. IV.5. Мостовая схема двухполупериодного выпрямления

153

постоянный ток, причем конец диагонали с Соединенны­ ми катодами вентилей является положительным полю­ сом выпрямителя, а конец с соединенными анодами вен­

тиль ДЗ. Через вентили Д2 и Д4 ток течь не будет, так как к ним приложено обратное напряжение.

Вмомент tu когда напряжение изменяет свое на­ правление и точка 2 вторичной обмотки трансформатора положительна относительно точки 1, изменится также и путь тока. Ток потечет через вторичную обмотку транс­ форматора, вентиль Д2, нагрузку R, вентиль Д4. Ток через вентили Д1 и ДЗ течь не будет, так как к ним приложено напряжение в обратном направлении.

Вмомент t2 напряжение снова изменится и ток снова потечет по пути, указанному сплошными стрелками (рис. IV.5). Ток по нагрузке все время течет в одном направлении. Вентили в этой схеме работают парами поочередно. Ток во вторичной обмотке трансформатора меняет свое направление каждые полпериода.

Сравнивая двухполупериодную схему с мостовой, можно отметить следующее. Обратное напряжение, при­ ложенное к вентилю в мостовой схеме, в два раза ниже, чем в двухполупериодной схеме. В мостовой схеме на­ пряжение вторичной обмотки в два раза меньше напря­ жения вторичной обмотки двухполупериодной схемы. Кроме того, в мостовой схеме не требуется делать вывод средней точки вторичной обмотки трансформатора.

Схемы выпрямления трехфазного тока. В выпрями­

тельных устройствах широко применяются схемы одно- и двухполупериодного выпрямления трехфазного тока.

На рис. IV.6. изображена схема, где все начала вто­ ричных обмоток трансформатора соединены в общую точку, а концы их подключены к трем вентилям. Такое соединение обмоток трансформатора называется соеди­ нением в «звезду».

Общая точка соединения начал вторичных обмоток трансформатора, называемая нулевой точкой, служит отрицательным зажимом цепи нагрузки, Положитель-

154

ным зажимом является общая точка трех соединенных между собой вентилей Д 1, Д2 и ДЗ. Через каждый вен­ тиль ток проходит только в течение положительного полупериода изменения переменного тока. Первичная об­ мотка в этой схеме чаще всего соединяется треуголь­ ником.

Рис. IV.6. Схема однополуРис. IV.7. Схема двухполупериодного периодного выпрямления выпрямления трехфазного тока

трехфазного тока

На рис. IV.7 изображена другая, более распростра­ ненная двухполупериодная мостовая схема .выпрямле­ ния трехфазного тока. Первичная и вторичная обмотки трансформатора здесь соединены в «звезду». В схеме имеется шесть вентилей, образующих три группы по два последовательно включенных вентиля. Все три группы соединены между собой параллельно. Сопротивление нагрузки подключается к общим точкам групп, а кон­ цы вторичных обмоток трансформатора включаются в каждую из трех групп, к общим точкам двух вентилей, соединенных последовательно.

4. УСТРОЙСТВО СЕЛЕНОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ТИПА ВСА

Селеновые выпрямители типа ВСА состоят из сле­ дующих основных частей: группы селеновых столбиков, трансформатора (регулировочного устройства у выпря­ мителей ВСА-ЗМ, ВСА-5М), измерительных приборов, коммутационной и сигнальной арматуры, предохраните­ лей и других мелких частей.

155

Селеновые выпрямители серии ВСА, предназначен­ ные для выпрямления однофазного переменного том, собираются по однофазной мостовой схеме. Селеновый выпрямитель работает следующим образом.

Переменный ток, поступая в первичную обмотку трансформатора выпрямителя, индуктирует переменное напряжение во вторичной обмотке, которое подается на мостовую схему выпрямителя. Выпрямленное постоян­ ное напряжение подводится через выключатель (пере­ ключатель) и предохранитель на клеммы выпрямителя, к которому подключаются аккумуляторные батареи для

заряда.

Селеновые выпрямители ВСА-ЗМ; ВСА-111 и ВСА-5 имеют регулировочное устройство, позволяющее регули­ ровать зарядный ток батареи в широких пределах.

Выпрямители ВСА-6М; ВСА-4 и ВСА-10 регулировоч­ ных устройств не имеют и рассчитаны на заряд батарей до стандартных напряжений (6, 12, 24, 120 в). Эти вы­ прямители производят заряд батарей по падающей ха­ рактеристике: зарядный ток автоматически уменьшается по мере роста напряжения батареи.

Конструктивно выпрямители серии ВСА оформлены в виде шкафов, внутри которых расположены селеновые столбики и трансформатор, создающий требуемое напря­ жение для питания селеновых столбиков. На передней панели установлены предохранители в цепи переменного и постоянного тока, вольтметр и амперметр для кон­ троля напряжения и величины постоянного тока выпря­ мителя; пакетные выключатели и переключатели, сиг­ нальная лампа для сигнализации о включенном выпря­ мителе.

Основные технические данные селеновых выпрями­ тельных устройств серии ВСА указаны в табл. 6.

5. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СЕЛЕНОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ТИПА ВСА

Селеновые выпрямители просты по устройству и на­ дежны в эксплуатации, обладают большой механиче­ ской прочностью, имеют большой срок службы (десятки тысяч часов), постоянно готовы к пуску.

При эксплуатации селеновых выпрямителей необхо­ димо содержать их в полной исправности и чистоте.

156

Основные электрические параметры и габариты селеновых выпрямителей типа ВСА

Соблюдать режимы нагрузки, предусмотренные для дан­ ного типа выпрямителя, не допускать перегрузки.

Эксплуатируя селеновый выпрямитель, необходимо соблюдать следующие основные правила:

1. Беречь выпрямитель от токов короткого замыка­ ния и перегрузки током больше нормального, так как чрезмерная нагрузка ведет к перегреву селеновых вы­ прямителей, старению и порче их.

Трехкратная перегрузка по току допустима в тече­ ние 100 сек, а десятикратная — всего в течение 10 сек. Перегрузки током более десятикратной величины для се­ леновых вентилей недопустимы..

2.Не включать и не выключать аккумуляторную ба­ тарею при включенном выпрямителе. Не допускать ра­ боту выпрямителя без нагрузки.

3.Не употреблять взамен плавких предохранителей так называемых «жучков» из проволоки.

4.Не закрывать вентиляционных отверстий выпря­ мителя, так как это ведет к ухудшению качества селе­ новых столбиков.

5.При заряде не устанавливать аккумуляторные ба­ тареи под выпрямителем, так как пары кислоты или ще­ лочи вредны для выпрямителя.

6.Селеновые выпрямители рассчитаны для работы

мителя должна быть ниже номинальной.

7.Если выпрямитель устанавливается на работу в теплом помещении после длительного пребывания на морозе, необходимо его хорошо просушить.

8.Регулярно, не реже одного раза в месяц, необ­ ходимо производить продувку выпрямителя для удале­ ния пыли, оседающей на Селеновых столбиках.

При эксплуатации селеновых выпрямителей необхо­ димо принимать во внимание, что при уменьшении тем­ пературы окружающей среды ниже допустимого значе­ ния наблюдается значительное увеличение прямого и падение обратного сопротивлений, что приводит к уве­ личению прямого падения напряжения и обратного тока

иснижает выпрямленное напряжение.

При температуре окружающего воздуха свыше 35° С активизируется процесс старения селеновых шайб.

158

§ 2. АККУМУЛЯТОРЫ И ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Электрическим аккумулятором называется устрой­ ство, обладающее свойством накапливать (аккумулиро­ вать) подводимую к нему электрическую энергию и за­ тем отдавать ее внешним потребителям вследствие про­ исходящих в нем электрохимических процессов.

Аккумулятор состоит из двух электродов, погружен­ ных в электролит. Состав электролита, а также мате­ риал электродов в аккумуляторах разных типов могут быть разнообразными. В войсках связи и РТО наиболь­ шее распространение получили аккумуляторы двух ти­ пов — щелочные и кислотные, называющиеся так в зави­ симости от состава их электролита.

Процесс накопления электрической энергии в акку­ муляторе называется его зарядом. Для заряда аккуму­ лятор присоединяют к какому-либо источнику постоян­ ного тока — генератору или выпрямителю. Во время за­ ряда электрический ток, проходя через активные массы электродов (пластин) и электролит благодаря химиче­ ским реакциям преобразует свою энергию в химиче­ скую — аккумулятор становится химическим источником тока.

Если к электродам заряженного аккумулятора при­ соединить потребитель тока, т. е. нагрузку, то через нее потечет электрический ток. При работе аккумулятора происходит его разряд — химическая энергия преобра­ зуется в энергию электрического тока.

2. ЩЕЛОЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Устройство аккумулятора

Устройство щелочного аккумулятора показано на рис. IV.8.

Сосуд 1 аккумулятора изготовлен из листовой стали, покрытой с внешней стороны никелем.

Электроды (положительный и отрицательный) со­ стоят из нескольких пластин каждый — блока пластин 2, изолированные друг от друга эбонитовыми палочка­ ми 4.

159

Положительные и отрицательные пластины щелочно­ го аккумулятора не различаются по своей конструкции. Они состоят из отдельных никелированных рам, в кото­

рые заделаны в виде отдельных ячеек пакеты из сетча­ той стали — ламели 3, внутрь которых поме­ щена активная масса.

В качестве актив­ ной массы для поло­ жительных пластин применяется водная окись никеля с приме­ сью графита, а для от­ рицательных пластин— смесь кадмия и железа (кадмиево-никелевые аккумуляторы) или губчатое железо (же­ лезо — никелевые ак­ кумуляторы) .

Положительных пластин в аккумулято­ ре всегда на одну боль­ ше, чем отрицатель­ ных. Из соединенных между собой пластин составляются положи­ тельные и отрицатель­ ные блоки, которые

ду собой мостиком 5, к которому прикреплен полюсной вывод 6, проходящий через верхнюю крышку сосуда 7.

Вывод отрицательных пластин изолируется от крыш­ ки сосуда. Положительный вывод от сосуда аккумуля­ тора не изолируется.

В крышке сосуда имеются три отверстия: из них два крайних предназначены для вывода электродов, а сред­

160

нее, снабженное специальной пробкой 9, — для заполне­ ния аккумулятора электролитом.

Для выхода собравшихся газов имеется специальная металлическая пробка, ввинчиваемая в среднее отвер­ стие крышки аккумулятора. Пробка имеет выточенную шейку, на которую одевается резиновое кольцо. Со­ бравшиеся в газовом пространстве аккумулятора газы проникают под давлением под вентильное кольцо и вы­ ходят наружу. Кроме того, пробка предохраняет элек­ тролит от доступа воздуха и выливания.

Состав электролита

Электролитом щелочных аккумуляторов служит вод­ ный раствор едких щелочей калия или натрия.

В зависимости от температурных условий эксплуата­ ции применяют электролиты различной плотности и раз­ личного химического состава.

Плотностью электролита называется его удельный вес (т. е. вес одного кубического сантиметра в граммах) при температуре +20° С.

По химическому составу электролиты для щелочных аккумуляторов делятся на простые и составные.

Простые электролиты представляют собой водный раствор едкого калия или натрия.

Электролит в щелочных аккумуляторах применяет­ ся летний и зимний. В качестве летнего электролита ис­ пользуется раствор едкого натрия (NaOH) в дистилли­ рованной воДе или составной электролит — раствор ед­ кого калия (КОН) с добавлением едкого лития (LiOH). В качестве зимнего электролита применяется раствор едкого калия в дистиллированной воде.

В составных электролитах к 1 л раствора едкого ка­ лия добавляется 10—15 г едкого лития. При изготов­ лении составного электролита часто применяют моногид­ рат лития, содержащий 50% едкого лития.

Добавление едкого лития к раствору едкого калия зна­ чительно увеличивает срок службы аккумулятора и спо­ собствует сохранению его емкости при эксплуатации в условиях низких температур.

При наиболее распространенном на практике интер­ вале изменения температур (от —15° до +45°С) для кадмиево-никелевых аккумуляторов применяют состав­ ной электролит из раствора едкого калия плотностью

1,19—1,21 с добавлением 20 г моногидрата лития На литр раствора. При температуре ниже —15° плотность раствора едкого калия следует повышать до 1,25—1,3.

Чтобы электролит не портился, его необходимо дер­ жать в закрытом сосуде, так как едкий калий, поглощая из воздуха углекислый газ, образует поташ (К.2СО3), часть которого выпадает в осадок. Во время разряда (работы) аккумулятора все отверстия в нем должны

быть плотно закрыты.

Состав электролита весьма сильно влияет на срок службы щелочных аккумуляторов. Выбор электролита определяется температурными условиями.

Электролит периодически следует заменять, так как он с течением времени портится, поглощая из воздуха углекислый газ; внутрь аккумулятора попадает грязь, а также осаждается графит, вымываемый из активной массы пластин.

Химические процессы, происходящие в щелочном аккумуляторе

При разряде кадмиево-никелевого аккумулятора ак­ тивные массы электродов взаимодействуют с электроли­ том: кадмий и железо отрицательного электрода окис­ ляются и переходят в гидраты закисей этих металлов. Гидрат окиси никеля положительного электрода восста­ навливается, т. е. переходит в гидрат закиси никеля.

При заряде аккумулятора протекают обратные про­ цессы: гидрат закиси никеля на положительном элек­ троде окисляется и вновь превращается в гидрат окиси никеля, гидраты закиси кадмия и железа восстанавли­ ваются и превращаются в кадмий и железо.

Химический состав электролита при заряде и раз­ ряде не изменяется. Химические процессы в железо-нике­ левом аккумуляторе аналогичны вышеописанным.

Типы щелочных аккумуляторов и батарей

Каждый тип щелочного аккумулятора имеет свое обозначение, например: НКН-22; АКН-2,25; НЖН-22. Первая буква при трехбуквенном обозначении указы­ вает на основное назначение аккумулятора: Н —накаль­ ный, для питания цепи накала электронных ламп; А — анодный, для питания анодных цепей этих ламп. Вторая и третья буквы указывают состав активной массы и

162