Вологдин В.П. Выпрямители

Москва; Ленинград: Государственное энергетическое издательство, 1932. — 428 с.Сегодня в порядке дня стоит целый ряд вопросов энергетики и электрификации, которые могут быть разрешены только средствами и методами техники постоянного тока. Одним из основных вопросов такого рода является электрификация железных дорог, имеющая для СССР огромнейшее значение. Радиофикация Советского Союза тоже предъявляет целый ряд запросов к технике постоянного тока (питание анодов ламповых передатчиков, зарядка аккумуляторов). Возникшая относительно совсем недавно область передачи измерений на расстояние решает ряд достаточно трудных задач помощью опять-таки постоянного тока. Число такого рода примеров может быть значительно умножено.
Одним из самых основных звеньев в цепи электрических машин и аппаратуры, с помощью которых конструктивно решаются как упомянутые, выше вопросы, так и многие другие, являются выпрямители, трансформирующие переменный ток в постоянный.
Техника расчета, изготовления н эксплуатации выпрямителей, несмотря на относительную ее новизну, достигла уже к настоящему моменту высокой степени совершенства. Однако специальная литература на русском языке, посвященная выпрямителям, еще очень бедна. У нас почти нет оригинальных трудов, трактующих всю проблему выпрямления переменного тока и выпрямителей в целом.
Для заполнения этого пробела ГНТИ и выпускает настоящий труд, в котором нашел свое отражение не только иностранный, но и богатый советский опыт по расчету, постройке к эксплуатации выпрямителей самых разнообразных систем.ПредисловиеФизические основы выпрямителейДвижение электрона в однородном поле (Атомное строение электричества. Заряд и масса электрона. Движение заряда в электрическом поле. Выражение скорости электрона в вольтах. Движение электрона в однородном поле. Движение электрона в продольном поле. Движение электрона в поперечном поле. Движение электрона в магнитном поле. Поперечное магнитное поле. Движение электрона в электрическом и магнитном полях).
Движение электрона в центральном поле (Строение атома. Атом водорода. Противоречие модели с электродинамикой. Стационарные орбиты. Излучение и поглощение энергии. Ионизация атома. Возбуждение и ионизация электронным ударом. Строение сложных атомов. Периферическая группа электронов. Периодические свойства элементов. Молекулы. Ионизация молекул. Движение электрона в газе. Поступательная и истинная скорости электронов. Неупругий удар. Вероятность ионизации. Строение ионов).
Испускание электронов металлами (Прохождение тока через металл. Выход электрона из поверхности металла. Теория двойного слоя. Теория поверхностного натяжения для свободных электронов. Испускание электронов раскалёнными телами. Формула Ричардсона. Влияние поверхностного слоя на термоэлектронное испускание. Эффект объёмных зарядов. Формула Лангмунра. Испускание электронов металлами под действием света. Граничная частота).
Прохождение тока через газ (Механизм прохождения тока через газ. Искра. Самостоятельный разряд. Тлеющий разряд. Катодное падение. Анодное падение. Нормальное катодное падение. Аномальное катодное падение. Величины анодного падения).
Дуговой разряд (Общее описание явления. Различные формы дугового разряда. Дуги с холодным анодом. Дуги с неиспаряющимися электродами. Форма обычного дугового разряда. Светлое пятно. Температура дуги. Температура светлого пятна. Переход от тлеющего разряда к дуговому. Катодное и анодное падения. Характеристика дуги. Формула Айрэн. Характеристика закрытых дуг. Встречная электродвижущая сила в дуге. Динамическая характеристика дуги. Выпрямляющее действие дуги. Распределение тока у катода. Энергетический баланс катода. Термическая теория электронного испускания на катоде. Теория светлого пятна. Катодное падение в дуге).
Прохождение тока через жидкости и основы теории жидкостных выпрямителей (Ток в электролите. Поляризация. Формовка лектродов. Вентильное действие).
Механизм тока в твердых полупроводниках (Природа тока. Ионная проводимость. Электронная проводимость).Выпрямители различных типов
Введение (Основы вентильного действия).
Газовые выпрямители повышенного давления (Остриевые разрядники. Синхронные выпрямители высокого напряжения).
Механические выпрямители (Системы выпрямителей. Мотор генератор. Одноякорный умформер. Трансвертер. Трансвертер с ионной коммуникацией. Выпрямитель со ртутной струёй. Механические выпрямители малой мощности (вибрационные). КПД вибрационного выпрямителя. Выпрямитель типа GR, Hydrawerke. Выпрямитель системы Falkenthal и Koch. Выпрямитель Tellor. Газовое пламя как выпрямитель).
Выпрямители с газом при пониженном давлении (Выпрямители с тлеющим разрядом. Выпрямители Osram и GEC. Газовые выпрямители с накалённым катодом. Средняя сила тока газового выпрямителя. Выпрямители с катодом Венельта. Выпрямители с затруднённым газовым разрядом. Выпрямители с магнитным контролем. Выпрямители с объёмным контролем. Выпрямитель с накалённым катодом фирмы Siemens. Выпрямитель типа AFA. Выпрямитель типа Phillips).
Электролитические выпрямители (Алюминиевый выпрямитель. Танталовый выпрямитель. Железный выпрямитель. Коллоидный выпрямитель).
Детекторы и твердые выпрямители (Детекторы. Твёрдые выпрямители. Выпрямитель Грондаля).Стеклянные ртутные выпрямители
Общие данные (Преимущество ртутных вентилей. Стеклянные и металлические выпрямители. Амперная нагрузка. Системы стеклянных выпрямителей).
Стеклянные выпрямители с жидким ртутным катодом (История. Устройство колбы. Действие стеклянной ртутной колбы. Катод ртутной колбы. Положительный столб. Анодное падение. Материал и форма анодов. Влияние стенок анодных трубок. Падение в положительном столбе. Падение напряжения в колбе. Период обратного тока. Обратный ток. Влияние посторонних газов на обратный ток. Роль обратного тока. Распыление анодов. Обратное зажигание. Причины обратного зажигания. Обратное зажигание вследствие наличие в колбе посторонних газов. Загрязнение стенок колбы вследствие присутствия посторонних газов. Образование обратного зажигания от грязных анодов. Обработка анодов. Влияние нагрузки на обратное зажигание. Обратное напряжение. Пробивное напряжение для паров ртути. Влияние анодных трубок на пробивное напряжение. Распределение температуры по колбе и влияние его на работу колбы. Определение температуры колбы. Зависимость размеров колбы от нагрузки и обратного напряжения. Испытание колб на обратное зажигание. Пример расчёта колбы. Возникновение прямого тока. Зажигательный потенциал. Вольтамперная характеристика. Влияние стенок на зажигательный потенциал. Псевдовысокий вакуум колбы. Обкладки на трубках анодов. Работа многофазной колбы в целом. Пуск в ход колбы. Типы колб. Укупорка колб. Ртутные колбы, наполненные нейтральным газом. Колбы с катодом из ртути с оксидом из щёлочно-земельных металлов. Испытание и исследование ртутных колб и выпрямительных схем. Исследование выпрямительных схем. Устройство для автоматического измерения тока возбуждения при изменениях нагрузки).
Стеклянные выпрямители с оксидным катодом - газотроны (Преимущества выпрямителей с оксидным катодом. Работа оксидного катода в атмосфере разреженного газа. Верхний предел давления газа в выпрямителях с оксидным катодом. Выпрямитель GEC Rectron. Особенности работы выпрямителей с парами, не насыщающими пространство. Падение напряжения в выпрямителях типа Rectron. Устройство катода. Сравнительные данные оксидных ртутных выпрямителей и кенотронов, и данных Rectron'ов. Падение в Rectron'е и схема включения).
Работа стеклянного ртутного выпрямителя (Конструкция стеклянных ртутных выпрямительных устройств. Регулировка напряжения. Выпрямители с автоматическим управлением. Полуавтоматы для зарядки аккумуляторов. КПД стеклянного ртутного выпрямителя).Работа выпрямительного устройства
Работа выпрямителя при разных характерах нагрузки (Элементарная схема с одним вентилем. Разные случаи нагрузки).
Схемы включения выпрямителей (Зависимость схемы от характера вентиля и требований, предъявляемых к нему. Одновентильная схема (однофазная). Двухфазная схема. Схема Грэца для однофазного тока. Схема для алюминиевых выпрямителей. Многофазные схемы. Схема с засасывающим дросселем Кюблера. Схемы для высоких напряжений. Схема Грейнахера-Латура. Схемы при кенотронных и ртутных выпрямителей для радио-целей. Каскадные схемы. Многофазная схема Грэца. Схемы, применяемые в сильноточных ртутных выпрямительных установках).Основные соотношения между токами и напряжениями в схеме выпрямления переменного тока
Соотношения при отсутствии индуктивности в трансформаторе и анодных цепях (Постоянная и переменная составляющая выпрямляющего тока при отсутствии катодного дросселя. Соотношение между выпрямленным током и током фазы или анода. Использование вторичной обмотки трансформатора. Коэффициент использования первичной обмотки трансформатора. Трёхфазное выпрямление по схеме треугольник—звезда. Трёхфазное выпрямление по схеме звезда—звезда. Шестифазное выпрямление по схеме треугольник—звезда. Типовая мощность трансформатора. Линейный ток и коэффициент мощности. Коэффициент мощности выпрямительного устройства).
Специальные схемы включения при отсутствии индуктивности в цепях анода (Шестифазное выпрямление по схеме звезда—звезда с разделительным дросселем Кюблера. Нормальная шестифазная схема звезда—звезда. Каскадная шестифазная схема. Шестифазное выпрямление по схеме Грэца. Шестифазное выпрямление по схеме треугольник—звезда с двойным зиг-загом).
Работа трансформатора с выпрямителем (Магнитная цепь трансформатора при работе его на выпрямитель. Поток утечки в однофазном трансформаторе с двухсторонним выпрямлением. Поток утечки в трёх- и шестифазном стержневом трансформаторе. Поток утечки в трансформаторе при специальных схемах включения).
Выпрямитель с реактивными сопротивлениями, сосредоточенными в анодных цепях (Принятые упрощения. Бесконечно большая реактионная катушка в катоде. Переход дуги с катода на анод. Уравнения и форма анодных токов. Вид кривой напряжения выпрямленного тока при разных режимах нагрузки. Предварительное зажигание фаз. Схемы питания с разделительной катушкой).Металлические ртутные выпрямители
Основные элементы установки с ртутными выпрямителями в металлических сосудах.
Обратные зажигания в металлических посудах ртутных выпрямителей и конструктивные меры борьбы с ними (Особенности работы механических ртутных выпрямителей с точки зрения обратного зажигания. Материалы. Охлаждение. Катод и его защита. Аноды и защита путей дуги между анодом и катодом. Формовка выпрямителя).
Выпрямители завода "Электросила" (ВЭО) (Типы выпрямителей. Вакуумный сосуд. Конструкция катода. Охлаждение. Устройство анодов и их вводов. Зажигание и возбуждение выпрямителей ВЭО. Схема электрических соединений ртутного выпрямителя ВЭО. Наружный вид выпрямителей ВЭО).
Особенности конструкций, металлических выпрямителей некоторых заграничных фирм (Выпрямители фирмы ВВС. Конструкция вакуумного сосуда и катода выпрямителей ВВС. Аноды и система воздушных уплотнений выпрямителей ВВС. Зажигание, возбуждение и электрическая схема выпрямителей ВВС. Выпрямители фирмы AEG. Выпрямители фирмы SSW. Выпрямители фирмы Bergmann).
Вакуумная аппаратура металлических ртутных выпрямителей (Насосы предварительного разрежения. Ртутные конденсационные насосы, применяемые для достижения и поддержания вакуума в металлических сосудах ртутных выпрямителей. Вакуумные храпы. Измерение вакуума. Электрический вакуумметр).
Краткие сведения из теории вакуумной техники (Производительность вакуумных насосов. Влияние вакуумных труб на производительность разрежающих насосов).
Системы охлаждения ртутных выпрямителей.
Характеристики допускаемых нагрузок выпрямителей при разных выбранных напряжениях.
Параллельная работа ртутных выпрямителей.
Регулирование напряжения ртутных выпрямителей.
Защита ртутно-выпрямительных установок от коротких замыканий (Общие замечания. Принцип действия быстродействующих автоматов постоянного тока. Быстродействующий автомат завода «Электросила». Схемы селективной защиты ртутных выпрямителей).
Схемы соединений ртутно-выпрямительных установок металлической конструкции (Общие соображения. Схема завода «Электросила»).Электронные выпрямители (кенотроны)
Основы работы выпрямителя (Общая характеристика работы выпрямителя. Объёмный заряд между плоскими и цилиндрическими электродами. Влияние магнитного поля тока накала катода на его эмиссию. Холостой ход, нагрузка и короткое замыкание выпрямителя. Работа выпрямителя на другой электронный прибор (трубка Кулиджа). Последовательное соединение электронных приборов и сложная схема выпрямления А.А. Чернышова).
Расчет катода (Типы и общая характеристика материалов. Физические свойства вольфрама как материала и его характеристики. Приближённое математическое значение характеристик вольфрама. Метод расчёта и основные формулы. Учёт влияния охлаждённых концов катода у вводов. Определение полной эмиссии катода. Случаи расчёта нити. Диаграмма М. Ситникова для определения диаметра нити. Диаграммы, таблицы, кривые для расчёта катода и пример расчёта катода. Расчётные формулы и расчёт вольтамперной характеристики для идеальной и действительной нити).
Срок службы вольфрамового катода (Общая постановка вопроса о сроке службы катода. Зависимость срока службы от условий эксплуатации. Срок службы и изменение характеристики катода для различных условий эксплуатации. Кривые равного срока службы).
Торированный вольфрамовый катод (Зависимость эмиссии от температуры и активности поверхностного слоя. Диффузия и испарения тория и процесс тренировки торированной нити. Распыление тория ионной бомбардировкой и способы защиты катода от распыления. Срок службы торированного катода).
Расчет поверхности анода и стеклянного баллона выпрямителя (Допустимая нагрузка на анод для различных материалов. Допустимая нагрузка на стекло и расчёт размеров баллонов выпрямителя).Различные вопросы, связанные с выпрямителями
Нарушения, вызываемые работой мощных выпрямителей в линиях связи, и борьба с ними.
Применение вентилей для измерительных целей (Термопара как выпрямитель. Сухие выпрямители. Электронные выпрямители).
Измерительные приборы, служащие для измерений в выпрямительных устройствах.