Электролитический выпрямитель

Электролитический выпрямитель — Задача превращения переменного тока в постоянный с возможно меньшей потерей энергии на трансформацию чрезвычайно важна в технике. С одной стороны, широкое и в то же время исключающее постоянный ток распространение переменных токов, не обладающих необходимыми в некоторых случаях свойствами, присущими постоянному току, а с другой стороны, сравнительно большие потери энергии и другие неудобства при работе вращающихся трансформаторов, вызвали большой интерес к появлению в 1895 г. патента М. Поллака на Э. выпрямитель, дающий возможность получать из переменного тока постоянный. Выпрямитель Поллака основан на известном, открытом Buff (1857) и повторенном Ducretet (1877), Beetz (1887), Streintz (1887) факте, что через электролит, в котором один из электродов алюминий, ток проходит только тогда, когда алюминий служит катодом, если при этом разность потенциалов у электродов не превышает известного предела.

В приборе Поллака алюминиевый электрод (ааа), состоящий из 3 алюм. пластин 65 мм х 110 мм, металлически соединенных между собой посредством медной трубки b, помещен между четырьмя несколько б ó льшими свинцовыми пластинами (сссс), представляющими другой электрод. Изолированные друг от друга каучуковыми и эбонитовыми прокладками, эти электроды (фиг. 1) помещаются в стеклянный сосуд (не показанный на фиг.), наполненный раствором фосфорно-калиевой соли. Выбор проводящей жидкости играет важную роль. Так, например, предельное напряжение в цепи для одного включенного в нее выпрямителя, при котором он еще действует, — при растворе серной кислоты — 22 вольта, при растворе двууглекислой соды — 150 вольт, а при растворе фосфорно-калиевой соли и предвар. формовке алюминия — 200 вольт. При включении полюсов т и n выпрямителя в цепь переменного тока алюминиевый электрод а задерживает отрицательную часть кривой тока и пропускает положительную часть. Причину этого видели в образовании на алюминиевом электроде тонкого дурно проводящего слоя окиси алюминия, который, по мнению Beetz, Streintz и др., играет роль очень большого сопротивления, другие же (Graetz) видели в этом слое диэлектрик конденсатора между алюминиевым электродом и раствором, создающего, подобно электрохимической поляризации, противодействие, прекращающееся по размыкании тока (диэлектрическая поляризация). В 1901 г. В. Ф. Миткевич указал на сходство процесса у поверхности алюминиевого электрода с процессом, наблюдаемым на платиновом электроде электролитического прерывателя Венельта (см. Электрод, прерыватель). По его воззрению алюминиевый электрод в выпрямителе представляется как целый ряд Венельтовских прерывателей, соединенных и работающих параллельно. К этому взгляду его привели: 1) вид поверхности алюмин. электрода, действительно покрытой тонким плохо проводящим (изолятором) слоем окиси алюминия и вместе с тем испещренной точками и бороздками, в которых только алюминий разъеден и в которых наблюдается электролитическое свечение; 2) то обстоятельство, что остальная поверхность алюминия остается нетронутой, показывает, что соприкосновение электролита с алюминием происходит не по всей поверхности, а только в вышеуказанных точках, и в таком случае плотность тока в этих точках велика, и явления, происходящие у поверхности алюминиевого электрода, аналогичны явлениям, в которых главную роль играет большая плотность тока; 3) Венельтовский прерыватель, как доказали опыты, может быть употребляем в роли выпрямителя, так как в алюминиевом выпрямителе работает не вся поверхность алюмин. пластинки, а только отдельные её точки, то можно брать алюмин. электрод с небольшой поверхностью. В. Ф. Миткевичем выработан тип выпрямителя, в котором алюминиевым электродом служит проволока 2 — 5 мм диаметром.

Фиг. 2. Алюминиевый выпрямитель. A — стеклянный сосуд емкостью около 5 литров. B — дубовая крышка, к которой прикреплен полосками L охлаждающий змеевик D, изготовленный из свинцовой трубки; KK´ — концы трубки змеевика; EE — свинцовый цилиндр (2-й электрод), соединенный с зажимом M; H — пробка, через которую проходит стеклянная трубка C. Сквозь эту трубку проходит алюминиевая проволока Al. G — конец этой проволоки внутри цилиндра EE; F — резиновая трубочка; N — зажим, которым алюминиевая проволока вводится в цепь; PQ — уровень жидкости в сосуде

Выпрямитель Миткевича (фиг. 2) работает с раствором двууглекислой соды крепостью 7 %— 8 % и работает вполне удовлетворительно и постоянно, не требуя никакого досмотра, вплоть до израсходования всей проволоки. Необходимо только озаботиться, чтобы алюминиевый электрод, погружаемый в первый раз в жидкость, имел бы чистую металлическую поверхность. Раствор соды действует без замены и только необходимо удалять по накоплении осадок гидрата окиси алюминия. Следует заметить, что свойствам алюминия обладает целый ряд металлов (магний, висмут, сурьма и кадмий). При работе с одним алюминиевым выпрямителем можно получить в форме постоянного тока более 40% энергии переменного тока. Применением нескольких выпрямителей и их комбинацией, дающей возможность утилизировать и отрицательную часть переменного тока, можно повысить отдачу до 80 % (Поллак), хотя измерения других дают 60 % — 65 %. Выпрямленный ток не похож на обычный постоянный ток. Существует, однако, целый ряд схем, дающих возможность приблизить выпрямленный ток к обычному постоянному (схема Греца, фиг. 3, В. Миткевича фиг. 4).

Последующие патенты на электролитический выпрямитель существенных улучшений не дали (выпрямитель Nodon'a (1902), Grisson'a (1903)), полезное их действие не превосходит 60 — 65 %. Несмотря на малую отдачу, все же в некоторых случаях (напр., зарядка аккумуляторов в лабораториях) выгоднее применять выпрямитель, чем устанавливать вращающийся трансформатор, или посылать, напр., аккумуляторы для зарядки на станции постоянного тока. Наконец, алюминиевый выпрямитель, благодаря своей огромной емкости, достигающей 1 фарады на 1 кв. см поверхности алюминия, решает вопрос дешевого конденсатора огромной емкости. Ср. Ducretet, "Journ. d. Phys." (IV, 1875); Beetz, "Wied. Annalen" (II, 1877); Streintz, "Wied. Ann." (1888); Blondin, "Eclair. electr." (XIV, 7, 1 8 98; XXVIII, 1901, 30); В. О. Миткевич, "Электричество" (1901, № 2 и 3); A. Nodon,"Compt. rend." (CXXXVI, стр. 445): "Eclair, electr." (14,1903): Hambuechen, "Eclair. electr." (1903, 7); R. Grisson, "El. Z. S." (тетр. 23, 1903).

С. Усатый.