Содовый выпрямитель

Содовый выпрямитель — электролитический выпрямитель переменного тока, использующий свойство односторонней проводимости алюминиевого электрода в растворе пищевой соды.

Принцип действия

На электроде из чистого алюминия в растворе соды в ходе предварительного формования образуется тонкая плёнка окиси, обладающая односторонней проводимостью, а именно, когда алюминий становится анодом (положительным электродом), ток протекает, а при отрицательном потенциале на алюминии ячейка не проводит. Вторым электродом в выпрямительной ячейке обычно служит свинец по причине своей стойкости в водных растворах электролитов.

Устройство

На практике содовые выпрямители обыкновенно выдерживают напряжение 120 В на ячейку, то есть, выпрямитель на 220 В должен состоять как минимум из двух ячеек и т. д. Возможно использование содовых выпрямителей в схеме Латура с двухполупериодным удвоением напряжения.

Практическая плотность тока на алюминиевом электроде рекомендуется 5 мА/см2, площадь свинцового электрода не имеет существенного значения, но обычно её делают не меньше площади алюминиевого. При превышении указанной плотности тока выпрямитель перегревается, может закипеть и полностью выйти из строя.

Количество электролита берут 1,5 литра на каждый квадратный дециметр поверхности, концентрация соды в электролите — 7—8 % по массе. Полезно смазать края используемой банки какой-либо гидрофобной (жирной) смазкой, чтобы избежать выползания солей по мере испарения электролита.

Алюминий необходимо использовать сколь возможно чистый, электролит желательно готовить на дистиллированной воде.

Алюминиевый электрод размещают в банке низко для лучшего охлаждения за счёт конвекции, но пластина должна отстоять ото дна на 10—15 мм и находиться под поверхностью электролита на глубине, равной или больше высоты пластины, поэтому пластины выгодно применять низкие и широкие. Также не следует размещать пластины близко к стенкам сосуда. Расположение свинцового электрода и расстояние между ним и алюминиевым значительной роли не играет.

Вывод алюминиевого электрода необходимо делать единым целым с пластиной, потому что в приклёпанных выводах со временем ухудшается электрический контакт. Также вывод следует изолировать лентой или трубкой, чтобы предотвратить перетравливание его на границе электролита с воздухом.

Формовку алюминиевого электрода проводят после тщательной очистки его мелкой наждачной бумагой и предварительного обезжиривания в ½—¼ % растворе едкого натра. Электроды попарно погружают в такой же электролит, какой применяется в выпрямителях, и включают в цепь переменного тока напряжением не более 120 В, причём поначалу необходимо использовать балластный реостат, лампочку или регулятор напряжения, поскольку сопротивление неотформованного выпрямителя весьма мало. Формовка при пониженном напряжении происходит медленно, поэтому желательно контролировать силу тока и выводить реостат (прибавлять напряжение) по мере роста окисного слоя. По ходу формовки пластина приобретает равномерный серебристо-серый цвет, если же окраска распространяется пятнами, электрод следует ещё раз тщательно обезжирить. Для формования большого количества пластин их можно включать параллельно.

Использование и обслуживание

Выпрямитель необходимо включать вхолостую для подформовки на 5—10 минут перед пуском под нагрузкой.

По мере испарения воды из электролита выпрямители необходимо доливать дистиллированной или кипячёной водой.

Каждые 2—3 месяца следует заменять электролит свежим.

Достоинства и недостатки

Содовый выпрямитель по сравнению с любыми другими:

• чрезвычайно дешев и пригоден для самостоятельного изготовления,
• не содержит движущихся частей и контактов,
• не содержит ртути и других опасных и ядовитых веществ,
• не имеет накаленного катода и не требует тока накала,
• обладает значительной собственной ёмкостью, что уменьшает требования к сглаживающему фильтру.

Недостатками выпрямителя являются:

• значительные габариты (мостовой выпрямитель на 480 В 300 мА состоит из 16 банок и содержит 40 литров электролита),
• стационарная, непригодная к перемещению конструкция,
• хрупкость стеклянных сосудов,
• необходимость смены электролита и доливки,
• невысокое обратное и заметное прямое сопротивления, то есть общий низкий коэффициент выпрямления.