Устройство диодного моста в генераторе

Устройство диодного моста в генераторе

Диодный мост генератора

Присутствует диодный мост генератора исключительно в «бортовых электростанциях» переменного тока. Поскольку большинство легковых авто комплектуются генераторами переменного тока, выпрямитель с диодами и стабилитроном присутствует в каждом из них. Обычно этот узел встраивается в генератор, но существуют выносные диодные мостики для удобного сервисного обслуживания, ремонта и замены диодов.

Назначение выпрямителя

Поскольку генераторы переменного тока более прогрессивны, компактны и ремонтопригодны в сравнении с модификациями тока постоянного, в конструкцию по умолчанию добавлен диодный мост генератора для преобразования переменного тока в постоянный.

Другими словами – без узла выпрямителя электричество будет вырабатываться обмотками генератора, но станет непригодным для бортовой сети и аккумулятора. Лампы фар, обмотки компрессора кондиционера и электрические цепи прочих потребителей перегорят, а двигатель не сможет завестись.

Конструкция выпрямителя

В прямом смысле выпрямитель не в состоянии «выпрямить» переменное напряжение. Название этот узел получил из-за принципа действия входящих в него диодов:

• переменный ток периодически меняет направление движения в цепи;
• диоды пропускают его лишь в одном направлении, отсекают токи обратной полярности;
• чтобы в сети скачки напряжения были незаметны для запитанного потребителя, 3 диода установлены в одном направлении, оставшиеся 3 – в другом.

В настоящее время классическую конструкцию имеют мощные диоды, маломощные полупроводниковые приборы этого типа выполнены в виде кремниевого перехода на плате. Однако для отведения от корпуса или кремниевого перехода высоких температур, и те, и другие модификации либо вмуровываются в пластину теплоотвода, либо оснащаются собственными радиаторами в индивидуальном порядке.

При пробое кремниевого перехода или полноценного диода в корпусе требуется замена диодного моста генератора или отдельных полупроводников, входящих в его состав.

Основной мост диодный

На нижнем рисунке представлены синусоиды и направление движения тока в генераторе и диодном мостике.

Положительным значением условно принято напряжение, направленное к 0 точке обмотки статора. После выпрямителя ток в нагрузке потребителей протекает только в положительном направлении, то есть от «+» генератора к ее массе «–».

Поэтому в диодном мосту силовом (основном) использованы крупногабаритные 25 – 30 А диоды, мощность которых можно повысить дополнительно за счет дополнительного плеча выпрямителя, рассматриваемого ниже.

В отличие от прочих узлов «электростанции авто», визуальный осмотр не позволяет выявить, какие имеются неисправности диодного моста генератора. Для выпрямителя необходима только аппаратная диагностика мультиметром.

Находятся диоды на теплоотводящей пластине в форме подковы под задней крышкой генератора. На выносных выпрямителях диодный мост расположен вблизи генератора, вместо пластин классической конфигурации может использоваться обычная плата. На корпус каждого диода в этом случае надевается ребристый радиатор.

Дополнительные диоды

Основная сложность конструкции автомобильного генератора заключается в том, что обмотка возбуждения его якоря так же является потребителем постоянного напряжения. Для этой катушки используется собственный диодный мост генератора:

• 3 дополнительных диода отсекают ток АКБ в момент, когда двигатель не работает;
• отрицательные диоды взяты из основного (силового) мостика генератора.

Вместо мощных полупроводниковых приборов использованы малогабаритные 2 А диоды.

Стабилитрон

Поскольку величина напряжения, вырабатываемого генератором машины, напрямую зависит от оборотов коленвала, передающего крутящий момент на его шкив, в бортовой сети возможны «всплески» до 20 В, что вредно для потребителей. Чтобы исключить частый ремонт, проще всего подключить диодный мост выпрямителя через стабилитрон:

• этот полупроводниковый прибор отсекает ток обратной полярности по аналогии с диодом, но только до определенного значения, названного напряжением стабилизации;
• при увеличении напряжения с обмоток статора до 25 – 30 В стабилитрон начинает пропускать избыточное напряжение, но уже в обратном направлении;
• на выводе «+» клеммы генератора при этом сохраняется корректное значение тока для бортовой сети и подзарядки АКБ.

При диагностике выпрямителя проверка диодного моста генератора мультиметром осуществляется косвенным способом:

• нормальный диод должен иметь «бесконечное» сопротивление в одну сторону, 500 – 700 Ом в противоположном направлении;
• если при перемещении щупов тестера показания омметра не изменились, на индикаторе высвечивается 0 или бесконечность, диод пробит, требуется его замена.

Более подробно проверка описана в следующих пунктах данного руководства.

Дополнительное плечо выпрямителя

Для фазных напряжений характерно отклонение графика напряжения от синусоиды. Поэтому схема генератора с дополнительным плечом выпрямителя возможна только при соединении статорных обмоток «звездой»:

• форма фазных напряжений в этом случае отличается от синусоиды на величину гармоники;
• эта характеристика (гармоника третьей фазы) имеется только в фазном напряжении, отсутствует в напряжении линейном;
• мощность гармоники можно использовать в качестве дополнительного плеча, добавив диоды в 0 точке фазных обмоток статора.

Величина плеча составляет 5 – 15% от мощности генератора, но возникает оно только на оборотах более 3000 об/мин. Долговечность выпрямителя зависит так же от работоспособности регулятора напряжения. Зато ремонт доступен владельцу машины после разборки генератора.

Неисправности выпрямителя

Поскольку узел выпрямителя генератора состоит из нескольких полупроводниковых приборов, в 90% случаев защищен крышкой, для диагностики понадобятся электроприборы и частичная разборка генератора. Однако в некоторых случаях признаки неисправности диодного моста водитель может услышать:

• при появлении пульсаций (в бортовую сеть подается переменное напряжение вместо постоянного) электродвигатели некоторых потребителей могут воспроизводить звуки по аналогии с динамиком;
• чаще всего «пищит» привод стеклоподъемников и печки, причем тональность изменяется при изменении оборотов этих приборов, а не частоты вращения коленвала.

Во всех остальных случаях неисправности генератора автомобиля в узле выпрямителя диагностируются исключительно приборами. Для этого потребуется схема подключения диодного моста в конкретной модификации генератора, так как симптомы нарушения механической части полностью аналогичны поломке электрических деталей.

Диагностика поломок

Узел выпрямителя собирается по различным технологиям – часть деталей крепится механическим способом, мелкие диоды впаиваются в схему, крупногабаритные обычно запрессовываются. Поэтому потребоваться ремонт выпрямителя может, не только при выходе из строя полупроводниковых элементов, но и при некорректной их установке на «подкове» теплоотводящей пластины.

Перед тем, как прозвонить схему или отдельный полупроводник, следует визуально осмотреть конструкцию. Даже в отсутствие тестера, омметра, вольтметра можно использовать лампочку и специальную схему подключения АКБ, чтобы понять, неисправен диод или работает корректно.

Методика диагностики выглядит следующим образом:

• с генератора снимается задняя крышка для обеспечения доступа к диодам;
• на пластину подается проводом «–» от АКБ, она прижимается к корпусу на генераторе, один провод лампы касается к диоду в месте присоединения статорной обмотки, второй – к «+» аккумулятора, при пробое лампочка загорится;
• тестер выставляется в режим омметра на 1 кОм, если поменять местами щупы мультиметра, показания должны измениться с 0 на 400 – 800 Ом в разных направлениях.

В большинстве случаев горит диодный мост при проникновении влаги.

Ремонт и замена диодного моста

Поскольку устройство выпрямителя простое, а стоимость узла целиком невысокая, выбор ремонта или замены диодов зависит преимущественно от наличия свободного времени у автолюбителя:

• снимать узел выпрямителя придется в любом случае;
• замена генератора своими руками обойдется немного дороже, зато осуществляется быстрее;
• выбивание и запрессовка новых диодов дольше по времени, но дешевле материально;
• если влага попадает на узел выпрямителя регулярно, проще снять диодный мост и вынести его в отдельный узел под капотом, защитив самодельным корпусом, так как исправная бортовая сеть стоит потраченного времени.

Основной ошибкой при замене «подковы» выпрямителя генератора является замыкание двух пластин болтом. Этот крепежный элемент переставляется со старого диодного мостика, а изолятор остается в квадратном посадочном отверстии. Его необходимо извлечь и перенести на новое место эксплуатации перед тем, как заменить диодный мост.

На трех винтах крепления обмоток статора имеются диэлектрические прокладки (гетинакс или текстолит). Четвертый винт без подобной шайбы крепится в специально предназначенное для него отверстие, поэтому лучше запомнить его расположение перед тем, как снять.

При покупке диодов «с рук» на рынке или после установки комплекта полупроводниковых приборов из собственных запасов может быть выявлена их неисправность:

• в холодном состоянии диод «прозванивается» нормально (сопротивление 500 – 700 Ом в одну сторону, бесконечность в противоположном направлении);
• после запуска ДВС при нагревании мостика диод «пробивается», не отсекает отрицательное значение напряжения.

Поэтому перед тем, как проверить диодный мост генератора мультиметром, лучше производить в нагретом до 50 – 80 градусов состоянии.

Вынос диодного мостика генератора

Частый ремонт узла выпрямителя неизбежен при экстремальной эксплуатации внедорожника – преодоление рек, «грязевые ванны» авто на рыбалке и охоте. Поэтому данная категория автовладельцев решает проблему кардинально, вынося выпрямитель заодно с реле регулятором напряжения в отдельный узел, повыше под капотом.

Например, на нижнем фото показан диодный мост автомобильного генератора внутри корпуса фильтра воздушного.

Основными нюансами тюнинга в данном случае являются:

• корпус фильтра предохраняет электронику от влаги;
• полностью решена проблема охлаждения;
• повышена ремонтопригодность узла, не нужно разбирать генератор;
• усилены клеммы, использован провод большего сечения;
• термоусадочный материал не подвергался высокотемпературной обработке, поэтому жгут внутри него сохранил мягкость;
• использован мост на 8 диодах 90 А.

При необходимости выносной узел можно смонтировать внутри салона, например, за пассажирским сиденьем.

Таким образом, выпрямитель генератора влияет на работоспособность АКБ и потребителей бортовой системы. При возникновении посторонних звуков из электродвигателей приборов, загоревшейся лампы зарядки аккумулятора необходимо произвести диагностику каждого реле мостика, отремонтировать или заменить узел выпрямителя полностью.

Диодный мост генератора: схема, принцип работы, особенности

«Автомобильные генераторы бывают двух видов: постоянного и переменного тока», — такую фразу можно прочитать в академических изданиях. В реальности автомобиль с генератором постоянного тока сегодня можно встретить разве что на выставке ретро-техники.

С 60-х годов прошлого века в автомобили устанавливают генераторы переменного тока. Узел выпрямления нужен, чтобы преобразовывать переменный ток в постоянный для питания автомобильных электроприборов. Зачем нужно было так заморачиваться и какие весомые преимущества есть у генераторов переменного тока — тема для отдельной статьи.

Что такое диодный мост и как он работает

Автомобильный генератор вырабатывает трехфазный переменный по величине и знаку ток (напряжение). Чтобы получить постоянную величину тока, в генераторах используют реле-регуляторы.

А чтобы получить ток, постоянный по полярности (+/-), используют диодные мосты, которые подключаются к обмоткам статора и преобразуют переменный ток в постоянный.

Т.е. диодный мост — это узел из выпрямительных полупроводниковых диодов, который выпрямляет переменный ток, вырабатываемый генератором.

Обмотка генератора вырабатывает три фазы тока, каждая из которых имеет форму синусоиды (волны). Часть полуволн заряжена положительно, вторая часть — отрицательно.

Полупроводниковые диоды имеют свойства пропускать ток только в одном направлении. Например, открываются на положительных полупериодах и закрываются на отрицательных.

Как это работает в диодном мосте:

• переменный ток из обмоток периодически меняет направление движения в цепи;
• диоды пропускают его только в одном направлении;
• чтобы не было скачков, на каждую фазу устанавливается по два диода (силовое плечо), работающих в разных направлениях.

Поэтому в стандартной, «базовой» комплектации диодного моста всегда не меньше 6 диодов (по два на каждую фазу). И независимо от полярности тока в обмотках генератора на выходе всегда будет плюс, необходимый для работы электроприборов.

С диодного моста ток поступает в аккумулятор, а оттуда ко всем электроприборам.

Принципиальная конструкция и особенности диодного моста

Диодный мост представляет собой две алюминиевые пластины (плюсовая и минусовая), соединенные изоляционными втулками. На пластинах расположены разъемы для проводов, подключающихся к обмоткам статора и регулятору напряжения.

В каждую пластину запрессованы по три или четыре крупногабаритных диода — это силовой мост.

Чтобы генератор работал более стабильно и эффективно, к 6 (8) основным диодам, которые “выпрямляют” ток, можно подключить 3 дополнительных слаботочных — они подают питание на реле-регулятор и обмотку возбуждения.

Виды диодных мостов

На современных автомобилях используют диодные мосты на 6 или 8 диодов.

Шестидиодный мост используют в генераторах с любым способом подключения обмоток статора — треугольником или звездой.

Восьмидиодные мосты используются только при обмотке статора звездой, т.к. дополнительное силовое плечо здесь подключено к нулевой точке статора.

Это более мощные мосты: дополнительное силовое плечо повышает мощность генератора на 5-15%, зависит от оборотов двигателя.

И шести-, и восьмидиодные мосты могут быть:

• только с выпрямительными диодами. Здесь обмотка возбуждения питается от напряжения, которое снято с силовых выпрямителей;
• с 3-мя дополнительными диодами (9-ти или 11-ти диодные мосты). В этом случае питание регулятора и обмотки идет с вспомогательных диодов.

Кроме того, диодные мосты отличаются по конструкции, способу крепления диодов, бывают разборными и неразборными. В диодных мостах используются полупроводниковые выпрямители, лавинные диоды или диоды Шоттки.

Как проверить и отремонтировать диодный мост

Неисправный генератор заявляет о себе недвусмысленно:

• Полностью заряженный с вечера аккумулятор на утро разрядился. Если его зарядить снова и завести двигатель, он разрядится через несколько минут.
• Генератор воет во время движения. ТОнальность воя меняется в зависимости от оборотов.
• Электроприборы сбоят.

Чтобы убедиться, что неисправен именно диодный мост, измерьте напряжение на выходе генератора — оно должно быть больше 13,5В и прозвоните генератор: если проблема в диодном мосте, “плюс” будет звенеть вместе с обмоткой.

Чтобы окончательно подтвердить предположения, езжайте на хорошее СТО — там мастера работают со спецоборудованием, которое позволяет найти обрывы, пробои, определить тип диодов, обнаружить их деградацию, напряжение обратного пробоя в лавинных диодах. Такая подробная диагностика позволяет мастеру понять, какой диод нужен на замену, обнаружить деградирующие диоды и качественно отремонтировать генератор.

Если диодный мост разборной, специалисты заменят диоды, пришедшие в негодность. Если нет, придется полностью менять весь блок.

Ремонт и обслуживание генераторов

Все рубрики

• Двигатели
• Турбины
• МКПП и АКПП
• Топливная аппаратура
• Амортизаторы
• Акции
• Новости
• Пневмобаллоны
• Автокондиционеры
• Чип-тюнинг
• Стартеры
• Генераторы
• Отопители
• Развал-схождение
• Электромобили
• Тормозная система
• Рулевое управление

Последние статьи

Развал-схождение и износ шин

ТОП 8 нарушений в эксплуатации гибридных автомобилей

Как работает стартер автомобиля

УСПЕЙ ЗАПИСАТЬСЯ! Неделя скидок для владельцев Chevrolet Aveo и Kia Ceed

Хотите ремонт автомобиля по адекватной цене?

Мы используем качественные комплектующие из разных ценовых сегментов, ориентируясь на пожелания клиента.

«PRO» генератор. Часть 2. Анатомия диодного моста.

И снова здравствуйте! Продолжим «мурыжить» нашу тему про автомобильный генератор, кому интересно
Начало можно прочитать тут, а сегодня будем рассматривать выпрямитель напряжения (диодный мост или подкова). Ну и как оно работает и для чего вообще нужно?

Принцип действия диодного моста генератора
Для питания потребителей в бортовой сети автомобиля и обмотки возбуждения самого генератора во время работы самого двигателя, необходим электрический ток именно постоянного напряжения.
Функцию преобразования переменного тока, индуктируемого в обмотке статора генератора, в электрический ток постоянного напряжения выполняет как раз выпрямительный блок (диодный мост).
Принцип его действия основан на свойстве диодов пропускать электрический ток только в одном направлении. Электрический ток попадает в диодный мост через крепящиеся к нему выводы обмоток статора. Он протекает через диоды в одном направлении. Но никак обратно. Поэтому ток получается постоянный (выпрямленный).

На рисунке видно, что диоды бывают как «плюсовые» так и «минусовые». А называются они так, потому что вроде бы во внешне одинаковых диодах электрический ток течет в разные стороны, но всегда от «от плюса к минусу», и никак обратно.

Выпрямительный блок (диодный мост) состоит из двух алюминиевых теплоотводящих пластин, так называемых «плюсовой» и «минусовой» которые объединены в целую конструкцию через изоляционные втулки при помощи заклепок. Одна пластина (нижняя) соединена с «массой», через корпус генератора, другая (верхняя) с «плюсом», через выводы обмоток статора. Плюсовая пластина имеет три контакта для присоединения выводов обмоток статора и вывод через который подается напряжение к потребителям (вывод «30»).
В каждую из пластин впаяно по четыре диода, т.е. четыре положительных диода (Д104-20) и три отрицательных (Д104-20Х), рассчитанных на ток не более 20А. Положительные и отрицательные диоды объединены попарно. Помимо этого имеются три дополнительных диода (КД223А), рассчитанных на 2А. Они установлены на пластмассовом держателе, и питают обмотку возбуждения генератора через регулятор напряжения и щетки.
Эти три дополнительных диода отсекают ток АКБ в момент, когда двигатель не работает; отрицательные диоды взяты из основного (силового) мостика генератора.
Основные и дополнительные диоды объединены в общую шину, имеющую с одной стороны штекерный вывод (вывод 61 генератора) и вывод на регулятор напряжения с другой стороны.
Вот мы и подошли в плотную к самой диагностике диодного моста. При «прозвонке» диодов различают два типа повреждения диодов:
— Мы знаем, что электрический ток проходит через исправный диод только в одну сторону, а именно от «плюса к минусу», но если вдруг при проверке диода электрический ток проходит через диод в обоих направлениях, то такой тип повреждения диода называют «пробой диода».
— Если же электрический ток не проходит через диод в никаких направлениях вообще, то такой тип повреждения диода называют «обрыв диода».
Начнем с проверки проводимости силовых диодов диодного моста:

Всегда помним и не забываем, электрический ток движется «плюса к минусу», поэтому для проверки «отрицательных диодов» впресованных в нижнюю пластину диодного моста, мы «плюсовой» щуп мультиметра прикладываем к нижней пластине, а «минусовым» щупом проверяем показания на каждой из 4х соединительных пластин диодов (три из которых являются также местом крепления выводных клемм статора генератора). Показания должны укладываться в диапазон 400 — 700 Ом, и если щупы поменять местами, то мультиметр вообще ничего не должен показывать, на табло будет просто 1, т.е бесконечность. Из этого мы заключаем, что диоды исправны, показания находятся в диапазоне и электрический ток движется только в одну сторону, т.е «пробой диода» отсутствует.

Ну а для проверки проводимости «положительных» силовых диодов впресованных в верхнюю пластину диодного моста, мы «минусовой» щуп мультиметра прикладываем к верхней пластине, а «положительным» щупом проверяем показания на каждой из 4х соединительных пластин диодов. Далее также показания должны укладываться в диапазон 400 — 700 Ом, и если щупы поменять местами, то мультиметр вообще ничего не должен показывать, на табло будет просто 1, т.е бесконечность. Из этого мы заключаем, что и «положительные» диоды исправны, показания находятся в диапазоне и электрический ток движется только в одну сторону, т.е «пробой диода» отсутствует.
Ну и осталось проверить дополнительные диоды на проводимость и на «пробой».

Для проверки дополнительных диодов мы также мультиметр оставляем в режиме проверки диодов и «минусовой» щуп прислоняем к общей шине дополнительных диодов, а «плюсовой» щуп поочередно прислоняем к трем соединительным пластинам диодов, так как дополнительных диодов только три, и одна из этих пластин такого диода не имеет. Показания должны укладываться в диапазон 400 — 700 Ом. Ну а для проверки диодов на пробой, достаточно поменять щупы мультиметра местами и мультиметр вообще ничего не должен показывать, на табло будет просто 1, т.е бесконечность. Из этого мы заключаем, что и «дополнительные» диоды исправны, показания находятся в диапазоне и электрический ток движется только в одну сторону, т.е «пробой диода» отсутствует.
Ну вот мы полностью проверили силовые и дополнительные диоды диодного моста. На «обрыв» диоды в данном случае проверять не нужно, так как присутствуют показания измерений проводимости диодов. На этом все. Продолжение следует. Всем пока.

Устройство диодного моста в генераторе

На современных автомобилях используются трехфазные генераторы переменного тока, однако все автомобильные электроприборы работают от постоянного тока. За выпрямление тока в генераторах отвечает диодный мост — об этом узле, его типах, конструкции и работе, а также о выборе и замене, читайте в статье.

Что такое диодный мост?

Диодный мост — узел электрического генератора транспортного средства; сборка из полупроводниковых выпрямительных диодов, обеспечивающая выпрямление вырабатываемого генератором переменного тока.

В электросистеме автомобилей, тракторов и иных транспортных средств используются, в основном, трехфазные генераторы переменного тока. Такие генераторы просты конструктивно, надежны и эффективны, однако они вырабатывают трехфазный переменный ток, которым невозможно питать установленные на автомобиле электроприборы. Чтобы получить постоянный ток из переменного в генераторах используется диодный мост или выпрямительный модуль.

Диодный мост подключается к обмоткам статора генератора и обеспечивает преобразование трехфазного переменного тока в постоянный. С выхода диодного моста ток поступает на АКБ и ко всем присутствующим в автомобильной электросистеме потребителям. Неисправность данного модуля зачастую делает эксплуатацию автомобиля невозможной. Чтобы правильно выполнить ремонт, необходимо разобраться в типах, конструкциях и особенностях диодных мостов современных генераторов.

Схемотехника и применяемость диодных мостов

В настоящее время находят применение диодные мосты двух основных типов:

• На шести выпрямительных диодах;
• Повышенной мощности на восьми выпрямительных диодах.

Наиболее широко используются модули с шестью диодами. В нем, как нетрудно понять, используется шесть выпрямительных диодов — по два на каждую фазовую обмотку статора. Диоды подключены по мостовой схеме, благодаря чему данная конструкция и получила свое название. Каждые два диода одной обмотки образуют выпрямительное плечо, один диод которого подключен к положительной клемме аккумуляторной батареи, а второй — к «массе» электросистемы. Для удобства диоды, подключенные к клемме «+» АКБ, называют положительными, подключенные к «массе» — отрицательными.

Функционирует диодный мост следующим образом. Во время работы генератора в каждой обмотке статора возникает переменный ток, имеющий синусоидальную форму — часть полуволн являются положительными, другая часть, соответственно, отрицательными. Как известно, диод пропускает ток только в одном направлении, что и используется для выпрямления переменного тока. Через включенные в выпрямительный мост диоды, в зависимости от их расположения, проходят только положительные и только отрицательные полуволны — так на выходе моста образуется пульсирующий ток. За счет сдвига фаз на 120 градусов пульсации тока сглаживаются (полуволны от каждой обмотки статора накладываются друг на друга), поэтому ток на выходе моста можно принять за постоянный.

Диодный мост на шести диодах можно использовать на генераторах с любым подключением обмоток статора — как «звездой», так и «треугольником».

Диодные мосты на восьми диодах устроены чуть сложнее — в них добавляется еще одно выпрямительное плечо из двух диодов. Это плечо подключено к нулевой точке статора, обмотки которого соединены в «звезду». Такое подключение дает прибавку к мощности генератора, которая может достигать 5-15% в зависимости от оборотов двигателя. В генераторах с соединением обмоток в «треугольник» данное подключение невозможно.

Каждый из описанных диодных мостов тоже делится на два типа:

• Только с выпрямительными диодами;
• С дополнительными (вспомогательными) диодами для питания обмотки возбуждения и регулятора напряжения.

В первом случае обмотка возбуждения питается напряжением, снятым с силовых выпрямительных диодов. Во втором случае предусмотрено три дополнительных слаботочных диода, подключенных к обмоткам статора — выпрямленное ими напряжение подается на обмотку возбуждения и регулятор напряжения. Дополнительные диоды обеспечивают более стабильную и эффективную работу генератора. В обоих случаях при пуске двигателя обмотка возбуждения запитывается от аккумуляторной батареи через сигнальную лампу.

Конструкция выпрямительных модулей

Конструктивно диодные мосты выполняются в виде съемного выпрямительного модуля, который монтируется на задней стенке автогенератора. В модуле используются силовые полупроводниковые диоды различных типов и конструкции — все зависит от характеристик генератора. Основу модуля составляют две подковообразные алюминиевые пластины (теплоотводы), между которыми тем или иным способом установлены 6 или 8 силовых диодов и, при наличии, три дополнительных диода. Пластины играют роль общих проводов (шин) для одного ряда силовых диодов («положительных» и «отрицательных»). Здесь же располагаются все электрические разъемы для подключения к обмоткам статора и регулятору напряжения.

Диоды могут иметь различную конструкцию — в виде таблеток, цилиндров с выводами, и т.д. Эти детали зажаты между радиаторами или плотно вставлены в высверленные в радиаторах отверстия. Все электрические соединения выполнено пластинами и проводами большого сечения. Модуль в сборе монтируется на генератор с помощью винтов или иных крепежных деталей.

Зачем в выпрямительном модуле предусмотрены радиаторы? Дело в том, что во время работы генератора через диоды проходят токи в десятки ампер, что приводит к нагреванию этих приборов. При нагреве характеристики диодов изменяются, а при высокой температуре может произойти их тепловой пробой — полупроводниковый прибор полностью теряет своих свойства. Для предотвращения этих последствий диоды установлены на радиаторы, обеспечивающие отвод излишнего тепла.

Как подобрать и заменить диодный мост

Диодный мост обеспечивает питание всей автомобильной электроники и заряд аккумулятора. При неисправности данного узла может наблюдаться пониженное напряжение в бортовой сети, слабый заряд или, напротив, перезаряд АКБ, а иногда и полная неработоспособность электросистемы. Обычно неисправность заключается в пробое одного или сразу нескольких силовых диодов, иногда проблемы доставляют и вспомогательные диоды.

Чтобы найти неисправность, необходимо выполнить проверку моста. Это можно сделать на снятом модуле или без его демонтажа. В первом случае необходимо воспользоваться тестером в режиме прозвонки/проверки диодов или измерения сопротивления. Проверка выполняется так:

1. Подсоединить один щуп тестера к теплоотводу, в который установлен диод;
2. Подсоединить второй щуп к выводу диода;
3. Проверить результат;
4. Поменять щупы местами и вновь посмотреть на результат.

В случае, если диод исправен, то при одном положении щупов раздастся звуковой сигнал, а показания омметра будут минимальными (единицы ом), при обратном положении щупов зуммер будет молчать, а омметр будет показывать бесконечное сопротивление. Если же при каждом подключении прибор показывает нулевое сопротивление, то диод пробит, а если бесконечное сопротивление, то в диоде наблюдается обрыв — все это является неисправностью. Для исключения ошибки нужно следить, чтобы теплоотводы не соединялись друг с другом.

Проверка дополнительных диодов осуществляется аналогично.

Если снять генератор нет возможности или желания, то проверить диодный мост можно с помощью простейшего пробника — лампочки с двумя щупами и одного провода с щупами или «крокодилами». Но в этом случае на пробой проверяется не каждый диод, а весь ряд «положительных» и «отрицательных» диодов. Для проверки необходимо демонтировать защитную крышку генератора и отсоединить идущие от него разъемы на регулятор и обмотки статора.

Для проверки «отрицательных» диодов необходимо:

1. Клемму «+» АКБ через пробник соединить с винтом крепления выпрямительного модуля;
2. Клемму «−» АКБ проводом соединить с корпусом генератора.

Если лампа пробника горит, то один или сразу несколько диодов пробиты, но это может свидетельствовать и о коротком замыкании обмотки статора с массой устройства.

Для проверки «положительных» диодов необходимо:

1. Клемму «+» АКБ через пробник соединить с положительным выводом генератора (который подключается к аккумулятору);
2. Клемму «−» АКБ проводом соединить с винтом крепления выпрямительного модуля.

Если лампа пробника горит, значит наблюдается пробой одного или нескольких диодов.

При обнаружении неисправности мост следует поменять на новый. В принципе, его можно отремонтировать, однако данная работа слишком сложна для рядового автовладельца, а во многих случаях выполнить замену будет значительно дешевле. На замену следует брать только тот тип диодного моста, что был установлен ранее. Можно использовать мост на больший ток, но на меньший — не допускается. Ремонтные работы следует выполнять в соответствии с инструкцией по ремонту данного конкретного генератора. Обычно замену можно выполнить только на снятом генераторе, для этого нужно снять защитный кожух, отсоединить все разъемы, выкрутить несколько винтов крепления «подковы», и взамен ее поставить новый модуль. Если ремонт выполнен правильно, то генератор будет нормально работать без дополнительных регулировок.

Что такое диодный мост и как он работает?

Наряду с линейными устройствами в электрической цепи можно встретить и нелинейные полупроводниковые элементы, имеющие самый разнообразный функционал в составе электронной схемы. Среди полупроводниковых приборов особое место занимает диодный мост, выполняющий роль преобразователя переменного напряжения в постоянное. Хоть для этих целей с тем же успехом может применяться и обычный диод, но сфера их применения существенно ограничивается рабочими параметрами одного элемента. Решить недостатки единичной детали помогла диодная сборка из нескольких, существенно отличающихся характеристиками и принципом работы.

Устройство и принцип работы

Диодный мост представляет собой электронную схему, собранную на основе выпрямительных диодов, который предназначен для преобразования подаваемого на него переменного тока в постоянный. Чаще всего в состав схемы включаются диоды Шоттки, но это не категоричное требование, поэтому в каком-либо конкретном случае может заменяться и другими моделями, подходящими по техническим параметрам. Схема моста из полупроводниковых диодов включает в себя четыре элемента для одной фазы. Диодный мостик может набираться как отдельными диодами, так и собираться единым блоком, в виде монолитного четырехполюсника.

Принцип работы диодного моста основывается на способности p – n перехода пропускать электрический ток только в одном направлении. Схема включения диодов в мост построена таким образом, чтобы для каждой полуволны создавался свой путь протекания электрического тока к подключенной нагрузке.

Рис. 1. Принцип работы диодного моста

Для пояснения выпрямления диодным мостом необходимо рассматривать работу схемы относительно формы напряжения на входе. Следует отметить, что кривая напряжения за один период имеет две полуволны – положительную и отрицательную. В свою очередь, каждая полуволна имеет процесс нарастания и убывания по отношению к максимальной точке амплитуды.

Поэтому работа выпрямительного устройства будет иметь такие этапы:

• На вход выпрямительного моста, обозначенного буквами А и Б подается переменное напряжение 220В.
• Каждая полуволна, подаваемая из электрической сети или от обмоток трансформатора, преобразуется в постоянную величину парой диодов, расположенных по диагонали.
• Положительная полуволна будет проводиться парой диодов VD1 и VD4 и выдавать на выход моста полуволну в положительной области оси ординат.
• Отрицательная полуволна будет выпрямляться парой диодов VD2 и VD3, с которых на том же выходе моста возникнет очередная полуволна в положительной области.

В связи с тем, что оба полупериода получают реализацию на выходе диодного моста, такое электронное устройство получило название двухполупериодного выпрямителя, также его называют схемой Гретца.

Обозначение на схеме и маркировка

На электрической схеме диодный мост может иметь различные варианты изображения. Чаще всего вы можете встретить такие обозначения:

Рис. 2. Обозначение на схеме

Первый вариант обозначения мостового выпрямителя используется, как правило, в тех ситуациях, когда электронный прибор представляет собой монолитную конструкцию, единую сборку. На схеме маркировка выполняется латинскими буквами VD, за которыми указывается порядковый номер.

Второй вариант наиболее распространен для тех ситуаций, когда диодный мост состоит из отдельных полупроводниковых устройств, собранных в одну схему. Маркировка второго варианта, чаще всего, выполняется в виде ряда VD1 – VD4.

Следует также отметить, что вышеприведенное схематическое обозначение и маркировка хоть и имеет общепринятый характер, но может нарушаться при составлении схем.

Разновидности диодных мостов

В зависимости от количества фаз, которые подключаются к диодному мосту, различают однофазные и трехфазные модели. Первый вариант мы детально рассмотрели на примере схемы Гретца выше.

Трехфазные выпрямители, в свою очередь, разделяются на шести- и двенадцатипульсовые модели, хотя схема диодного моста у них идентична. Рассмотрим более детально работу диодного устройства для трехфазной схемы.

Рис. 3. Схема трехфазного диодного моста

Диодный мост, приведенный на рисунке выше, получил название схемы Ларионова. Конструктивно для каждой из фаз устанавливается сразу два диода в противоположном направлении друг относительно друга. Здесь важно отметить, что синусоида во всех трех фазах имеет смещение в 120° друг относительно друга, поэтому на выходах устройства при наложении результирующей диаграммы получится следующая картина:

Рис. 4. Напряжение выпрямленное трехфазным мостом

Как видите, в сравнении с однофазным выпрямителем на базе диодного моста картина получается более плавной, а скачки напряжения имеют значительно меньшую амплитуду.

Технические характеристики

При выборе конкретного диодного моста для замены в выпрямительном блоке или для любой другой схемы важно хорошо ориентироваться в основных технических параметрах.

Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:

• Амплитудное максимальное напряжение обратной полярности – это пороговое значение более которого уже произойдет необратимый процесс и полупроводник выйдет со строя. Обозначается как UАобр в отечественных моделях или V­rpm для зарубежных.
• Среднее обратное напряжение – представляет собой номинальное значение электрической величины, которое может прикладываться в процессе эксплуатации. Имеет обозначение Uобр в отечественных образцах или V­r(rms) для зарубежных диодных мостов.
• Средний выпрямленный ток – обозначает действующую величину электрического тока на выходе диодного моста. На устройствах указывается как Iпр или Io для моделей отечественного или зарубежного производства соответственно.
• Амплитудный выпрямленный ток – это максимальный ток на выходе выпрямителя, определяемый пиком полуволны на кривой, обозначается как Ifsm для пульсирующего тока на положительном и отрицательном выводе.
• Падение напряжения в прямой полярности – определяет потерю напряжения от собственного сопротивления диодного моста. На устройстве обозначается как V­fm.

Если вы хотите выбрать модель на замену, допустим в сети 220 В, то главный параметр для диодного моста обратный ток и напряжение. Рабочие характеристики должны значительно превышать номинал сети, к примеру, при напряжении 220 В – диодный мост должен выдерживать около 400 В. По току подойдет и меньший запас, но его также следует предусмотреть.

Преимущества и недостатки

Кроме диодного моста существуют и другие способы преобразования переменного в постоянный ток. В сравнении с однополупериодным, двухполупериодное выпрямление обладает рядом преимуществ:

• И отрицательная, и положительная полуволна синусоиды преобразуются в выходное напряжение, поэтому вся мощность трансформатора используется в наиболее оптимальной степени.
• За счет большей частоты пульсации получаемое от диодного выпрямителя напряжение куда проще сглаживать при помощи фильтров.
• Использование электроэнергии под нагрузкой уменьшает потери мощности на перемагничивание сердечника, возникающее из-за процессов взаимоиндукции в обмотках питающего трансформатора.
• Гармоничное перераспределение кривой электротока и напряжения на выходе – за счет передачи каждого полупериода сразу двумя диодами в мосте, выходной параметр получается куда более равномерным.

К недостаткам диодного моста следует отнести и большее падение напряжения, в сравнении с однополупериодной схемой или выпрямителем с отводом из средней точки. Это обусловлено тем, что ток протекает сразу черед два полупроводниковых элемента и встречает омическое сопротивление от каждого из них. Такой недостаток может оказывать существенное влияние в слаботочных цепях, где доли ампера могут решать значение сигналов, режимы работы агрегатов и т.д. В качестве решения могут применяться диодные мосты с диодами Шотки, у которых падение прямого напряжения относительно ниже.

Еще одним недостатком является сложность определения перегоревшего звена, так как при выходе со строя хотя бы одного диода вся схема будет продолжать работать. Понять, что один из полупроводниковых элементов выпал из цепи можно лишь с помощью измерений, далеко не всегда прибор или схема отреагируют при сбое видимой неисправностью.

Практическое применение

На практике диодный мост имеет довольно широкий спектр применения – это и цифровая техника, блоки питания в персональных компьютерах, ноутбуках, различных устройствах, автомобильных генераторах, питающихся от низкого постоянного напряжения. Помимо этого их можно встретить в системах звуковоспроизведения, измерительной техники, теле- радиовещания, они устанавливаются в ряде различных устройств по всему дому. Для лучшего понимания роли диодного моста в этих приборах мы рассмотрим несколько конкретных схем, в которых он применяется.

Примеры схем с диодным мостом и их описание

Одна из наиболее простых схем с применением диодного моста – это зарядное устройство, применяемое для оборудования, питаемого низким напряжением. Один из таких вариантов рассмотрим на следующем примере

Рис. 5. Схема зарядного устройства

Как видите на рисунке, от понижающего трансформатора Т1 напряжение из переменного 220В преобразуется в переменное на уровне 7 – 9В. После этого пониженное напряжение подается на диодный мост VD, от которого выпрямленное через сглаживающий конденсатор С1 на микросхему КР. От микросхемы выпрямленное напряжение стабилизируется и выдается на клеммы разъема.

Рис. 6. Схема карманного фонаря

На рисунке выше приведен пример схемы карманного фонаря, данная модель подключается к бытовой сети 220В через розетку, что представлено соединением разъема Х1 и Х2. Далее напряжение подается на мост VD, а с него уже на микросхему DA1, которая при наличии входного питания сигнализирует об этом через светодиод HL1. После этого напряжение питания приходит на аккумулятор GB, который заряжается и затем используется в качестве основного источника питания для лампы фонарика.

Пример схемы сварочного агрегата

Здесь представлен пример схемы сварочного агрегата, в котором диодный мост устанавливается сразу после понижающего трансформатора для выпрямления электрического тока. Из-за сложности схемы дальнейшее рассмотрение работы устройства нецелесообразно. Стоит отметить, что существуют и другие устройства с еще более сложным принципом работы – импульсные блоки питания, ШИМ модуляторы, преобразователи и т.д.

Что такое диодный мост

Диодный мост – электрическое устройство, предназначенное выпрямления тока, то есть для преобразования переменного тока в постоянный.

Содержание статьи

• Из каких элементов состоит диодная сборка
• Как работает диодный мост
• Чем можно заменить диодный мост
• Для чего нужен диодный мост в генераторе автотехники
• Видео: принцип работы диодного моста

Диодные мосты – важная часть электронных приборов, питающихся от бытовой электросети напряжением 220 В и частотой 50 (60) Гц. Его второе название – двухполупериодный выпрямитель. Диодный мост состоит из полупроводниковых выпрямительных диодов или из диодов Шоттки. Элементы могут отдельно распаиваться на плате. Однако современный вариант – объединение диодов в одном корпусе, который носит название «диодная сборка». Диодные мосты активно используются в электронике, трансформаторных и импульсных блоках питания, люминесцентных лампах. В сварочные аппараты устанавливают мощные полупроводниковые сборки, которые крепятся к теплоотводящему устройству.

Схема диодного моста из 4 диодов

Что такое диодный мост и из каких элементов он состоит

Диодный мост в схемах, применяемых в сетях с однофазным напряжением, состоит из четырех диодов, представляющих собой полупроводниковый элемент с одним p-n переходом. Ток в таком полупроводнике проходит только в одном направлении при подключении анода к плюсу источника, а катода – к минусу. Если подключение будет обратным, ток закрывается. Диодный мост для трехфазного электрического тока отличается наличием шести диодов, а не четырех. Существенные различия в принципе работы между мостовыми схемами для однофазных и трехфазных сетей отсутствуют.

Диод Шоттки – еще один вид полупроводниковых элементов, используемых в диодных мостах. Его основным отличием является переход металл-полупроводник, называемый «барьером Шоттки». Как и переход p-n, он обеспечивает проводимость в одну сторону. Для изготовления устройств Шоттки применяют арсенид галлия, кремний и металлы: золото, платину, вольфрам, палладий. При приложении небольших напряжений – до 60 В – диод Шоттки отличается малым падением напряжения на переходе (не более 0,4 В) и быстродействием. При бытовом напряжении 220 В он ведет себя как обычный кремниевый выпрямительный полупроводник. Сборки из таких полупроводниковых устройств часто устанавливаются в импульсных блоках питания.

Как работает диодный мост: для чайников, просто и коротко

На вход диодного моста подается переменный ток, полярность которого в бытовой электросети меняется с частотой 50 Гц. Диодная сборка «срезает» часть синусоиды, которая для прибора «является» обратной, и меняет ее знак на противоположный. В результате на выходе к нагрузке подается пульсирующий ток одной полярности.

Обозначение диодного моста на схеме

Частота этих пульсаций в 2 раза превышает частоту колебаний переменного тока и равна в данном случае 100 Гц.

Работа диодного моста

На рисунке а) изображена обычная синусоида напряжения переменного тока. На рисунке б) – срезанные положительные полуволны, полученные при использовании выпрямительного диода, который пропускает через себя положительную полуволну и запирается при прохождении отрицательной полуволны. Как видно из схемы, одного диода для эффективной работы недостаточно, поскольку «срезанная» отрицательная часть полуволн теряется и мощность переменного тока снижается в 2 раза. Диодный мост нужен для того, чтобы не просто срезать отрицательную полуволну, а поменять ее знак на противоположный. Благодаря такому схемотехническому решению, переменный ток полностью сохраняет мощность. На рисунке в) – пульсирующее напряжение после прохождения тока через диодную сборку.

Пульсирующий ток строго назвать постоянным нельзя. Пульсации мешают работе электроники, поэтому для их сглаживания после прохождения диодного моста в схему нужно включить фильтры. Простейший тип фильтра – электролитические конденсаторы значительной емкости.

На печатных платах и принципиальных схемах диодный мост, в зависимости от того, как он устроен (отдельные элементы или сборка), может обозначаться по-разному. Если он состоит из отдельно впаянных диодов, то их обозначают буквами VD, рядом с которыми указывают порядковый номер – 1-4. Буквами VDS обозначают сборки, иначе –VD.

Чем можно заменить диодный мост-сборку

Вместо диодного моста, собранного в одном корпусе, можно впаять в схему 4 кремниевых выпрямительных диода или 4 полупроводника Шоттки. Однако вариант диодной сборки более эффективен, благодаря:

• меньшей площади, занимаемой сборкой на схеме;
• упрощению работы сборщика схемы;
• единому тепловому режиму для всех четырех полупроводниковых устройств.

Различные варианты сборки диодного моста

У такого схемотехнического решения есть и минус – в случае выхода из строя хотя бы одного полупроводника придется заменять всю сборку.

Для чего нужен диодный мост в генераторе автотехники

Диодный мост в генераторе

Это схемотехническое решение используется в электрических схемах автомобилей и мотоциклов. Диодный мост, устанавливаемый на генераторе переменного тока, нужен для преобразования вырабатываемого им переменного напряжения в постоянное. Постоянный ток служит для подзарядки АКБ и питания всех электропотребителей, имеющихся в современном транспорте. Требуемая мощность полупроводников в мостовой схеме определяется номинальным током, вырабатываемым генератором. В зависимости от этого показателя, полупроводниковые приборы разделяют на следующие группы по мощности:

• маломощные – до 300 мА;
• средней мощности – от 300 мА до 10 А;
• высокомощные – выше 10 А.

Для автотехники обычно применяют мосты из кремниевых диодов, способных отвечать эксплуатационным требованиям в широком температурном диапазоне – от -60°C до +150°C.

Чем заменить диодный мост в генераторе

В большинстве моделей авто- и мототехники мостовые сборки впаивают в алюминиевый радиатор, поэтому в случае выхода из строя их придется выпаивать и выпрессовывать из радиаторной пластины и заменять на новый. Поскольку это довольно сложная процедура, лучше избегать возникновения факторов, из-за которых сгорает диодный мост. Наиболее часто встречающиеся причины этой проблемы:

• на плату попала жидкость;
• грязь вместе с маслом проникла к полупроводникам и вызвала короткое замыкание;
• изменение положения полюсов контактов на АКБ.

Видео: принцип работы диодного моста

Источник: nevinka-info.ru