Как подключить диодный мост от генератора к трансформатору и проверить его работоспособность

Диодный мост

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 января 2021 года; проверки требуют 16 правок.

Рисунок 3. Схема включения моста Гретца в качестве двухполупериодного выпрямителя.

Вместо диодов в схеме могут применяться выпрямительные вентили любых типов — например селеновые выпрямители, ртутные вентили и другие, принцип действия схемы от этого не изменяется.

Также в плечах моста применяют управляемые вентили, например, тиристоры или игнитроны, при этом возможно управление выходным напряжением выпрямителя с помощью фазоимпульсного управления управляемыми вентилями.

ИсторияПравить

Рисунок 4. Выпрямительный мост из патента Поллака. В качестве выпрямительных вентилей использованы электрохимические выпрямительные ячейки.

Принцип работы выпрямительных мостовПравить

Рисунок 5. Направление тока и открытые диоды при выпрямлении обеих полуволн входного напряжения.

Однофазный мост (схема Гретца)

Так как с нагрузкой всегда последовательно включены 2 диода, на каждом из которых в открытом состоянии падает часть входного напряжения   то максимальное пульсирующее напряжение на нагрузке   всегда меньше амплитуды входного напряжения   на удвоенное прямое падение напряжения на диоде. Амплитуда переменного напряжения больше эффективного напряжения   в   раз:

Частота пульсаций   выпрямленного напряжения равна удвоенной частоте питающего переменного напряжения  :

Размах пульсаций   (разность напряжений между максимальным и минимальным значениями) на выходе моста без сглаживающего ёмкостного фильтра:

Среднее значение   выпрямленного напряжения:

Трёхфазный мост (схема Ларионова)

Рисунок 8. Электрическая схема трёхфазного моста с источником переменного напряжения, включенного по схеме «звезда».

Рисунок 9. Частота основной гармоники пульсаций выпрямленного напряжения моста Ларионова в 6 раз выше частоты питающего напряжения. На рисунке для сравнения показано выпрямленное трёхфазное напряжение однополупериодным трёхфазным выпрямителем у которого частота пульсаций равна утроенному значению частоты питающего напряжения.

В этой схеме (рисунок 8) при изменении фазных напряжений открываются последовательно по паре диодов — один из верхней по рисунку 8 группы и один — из нижней.

Так как диоды открываются как на верхней части синусоидального фазного напряжения так и на нижней части этих синусоидальных напряжений трёх фаз, сдвинутых относительно друг друга на 120°, частота пульсаций   выпрямленного напряжения в 6 раз больше частоты питающего трёхфазного переменного напряжения

Обычно выпрямитель по схеме Ларионова питают переменным напряжением от источника, включенного по схеме «звезда», но также возможно её питание от источника, включённого по схеме «треугольник».

Выходное напряжение схемы Ларионова при питании от трёхфазного источника типа «звезда» с фазными напряжениями с амплитудами   в пренебрежении прямого падения напряжения на диодах (полагая их нулевыми, далее формулы приведены в предположении нулевого падения на диоде в открытом состоянии) равна:

то есть, в   раз больше, чем в однофазной схеме с с мостом Гретца, это вызвано тем, что некоторое время в течение периода два фазных напряжения включены последовательно.

Размах пульсаций   (разность напряжений между максимальным и минимальным значениями) на выходе схемы Ларионова без сглаживающего ёмкостного фильтра:

Таким образом, размах пульсаций в этой схеме составляют около от значения выпрямленного напряжения, что позволяет питать многие некритичные к пульсациям потребители постоянного тока без применения сглаживающего фильтра.

Среднее значение выпрямленного напряжения:

Преимущества выпрямительных мостов

Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) имеет преимущества:

• на выходе моста напряжение имеет повышенную частоту пульсаций, что упрощает фильтры пульсаций;
• во вторичной обмотке трансформатора, питающей мост, отсутствует постоянный ток подмагничивания, что облегчает режим работы трансформатора и снижает его необходимые размеры;
• увеличивает коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (для однополупериодного выпрямителя он составляет около 0,45, так как в однополупериодном выпрямителе через нагрузку протекает только один полупериод переменного тока), что позволяет сделать габариты его магнитопровода меньшего сечения.

Недостатки выпрямительных мостов

• При работе происходит двойное падение напряжения на диодах по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение на кремниевых диодах не менее 0,65 × 2 ≈ 1,3 В), это нежелательно в низковольтных схемах.
• Также удваиваются потери энергии, рассеиваемой в виде тепла, на диодах, что снижает КПД мощных низковольтных (напряжение в несколько вольт) выпрямителей. Частично этот недостаток может быть преодолён за счет использования диодов Шоттки с малым прямым падением напряжения или применением синхронных активных выпрямителей. Меньшими потерями энергии при низковольтном выпрямлении большой мощности обладает двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, в котором ток в каждом полупериоде протекает не через два последовательно включённых диода, а через один диод.
• При выходе из строя одного из диодов (обрыве) схема превращается в однополупериодный выпрямитель, что может быть сразу не замечено, и в устройстве будет скрытый дефект, ухудшающий параметры.

Выпрямители на диодных мостахПравить

Рисунок 10. Диодный мост Гретца с ёмкостным фильтром пульсаций.   — Ток моста;   — ёмкость конденсатора фильтра;   — ток нагрузки;   — сопротивление нагрузки;   — напряжение холостого хода моста при отключённом конденсаторе фильтра;   — напряжение на нагрузке;   — размах пульсаций напряжения на нагрузке;   — период пульсаций;   — ток моста.

Выходное напряжение выпрямителей переменного напряжения принципиально является пульсирующим. Многие потребители выпрямленного тока некритичны к пульсациям, например, электродвигатели постоянного тока, электрохимические потребители — электролизные ячейки, аккумуляторы при заряде и другие устройства, но большинство потребителей требует питания с минимальными пульсациями или их отсутствии.

Пульсации на выходе выпрямителя характеризуют коэффициентом пульсаций  :

где   — сумма гармоник пульсаций,
  — среднее выпрямленное напряжение выпрямителя.

Обычно используют абсолютный коэффициент пульсаций:

где   — размах пульсаций.

Выпрямленное напряжение мостом Гретца имеет размах пульсаций равный амплитуде переменного напряжения:

Для сглаживания пульсаций используются фильтры. Простейший фильтр — конденсатор, включённый параллельно нагрузке — потребителю постоянного тока (рисунок 10.). Конденсатор фильтра запасает энергию (заряжается) импульсами тока на вершинах импульсов пульсаций и отдаёт её в нагрузку при провалах выходного напряжения моста, вызванного пульсациями. Скорость разряда конденсатора   с ёмкостью   при токе нагрузки   в провалах от пульсаций:

В результате сглаживающего действия конденсатора размах пульсаций уменьшается, спад напряжения на конденсаторе в промежутках между импульсами заряда на вершинах пульсаций, здесь упрощённо считается, что длительность импульса заряда конденсатора много меньше длительности полупериода переменного напряжения:

где   — период пульсаций,  
  — частота пульсаций,
  — ёмкость фильтра,
  — ток нагрузки,
  — размах пульсаций напряжения на нагрузке.

Практически для получения фильтрации пульсаций также применяют и более сложные фильтры, например, многозвенные RC-фильтры или LC-фильтры с дросселем. При высоких требованиях к снижению пульсаций на выходе ёмкостного или другого пассивного фильтра устанавливают линейные или импульсные стабилизаторы напряжения.

Электрические и эксплуатационные параметрыПравить

Далее приведены широко принятые сокращённые обозначения параметров, разные изготовители могут применять иные обозначения. Например, в русскоязычной литературе   часто обозначают   или   и др.

Это параметры, превышение которых недопустимо, даже кратковременное превышение этих параметров может привести к катастрофическому отказу прибора или деградации его параметров. Работа при параметрах ниже предельно-допустимых гарантирует безотказную работу прибора. Как правило, надёжность прибора снижается при его эксплуатации в режимах, приближающихся к предельно-допустимым.

• (В) — максимальное повторяющееся рабочее напряжение — предельное переменное амплитудное напряжения, подаваемое на мост.
• (В) — максимальное импульсное напряжение — предельное кратковременно подаваемое напряжение, допустимая длительность импульса обычно указывается в спецификации.
• (А) — максимальный средний выпрямленный ток. Указывается при оговорённой температуры корпуса, или даётся зависимость его от температуры. При повышении температуры этот ток приблизительно линейно уменьшается и при предельной температуре равен нулю.
• (А) — максимальный повторяющийся выпрямленный ток.
• (А) — максимальный импульсный выпрямленный ток, иногда называемый ударным прямым током, допустимая длительность импульса обычно указывается в спецификации для длительности равной половине периода промышленной частоты ( для частоты для частоты
• (А2·с) — защитный фактор, характеризует стойкость прибора к импульсным перегрузкам — это предельное значение интеграла от квадрата неповторяющегося импульсного прямого тока диода за оговорённую длительность одного импульса, обычно — длительность половины периода переменного напряжения.
• (°С) — предельная рабочая температура полупроводникового p-n-перехода.
• или   (°С) — предельная температура хранения.
• (Вт) — предельная рассеиваемая тепловая мощность.

Эти параметры учитываются при проектировании и расчётах выпрямителей и для выбора прибора для конкретного применения:

• (В) — прямое падение напряжение на приборе в открытом состоянии, обычно указывается для предельно-допустимого среднего прямого тока.
• (А или мкА) — максимальный обратный ток, обычно указывается для максимальной рабочей температуры и предельно-допустимого обратного напряжения.
• (кГц) — максимальная рабочая частота или частота, на которой средний выпрямленный ток снижается в   раз. Разные изготовители могут применять и иные критерии максимальной рабочей частоты.
• (°С/Вт) — тепловое сопротивление полупроводниковые переходы — окружающий воздух.
• (°С/Вт) — тепловое сопротивление полупроводниковые переходы — корпус.

Для высокочастотных и импульсных диодных мостов иногда в спецификации указывают дополнительные параметры:

• (мкс) — максимальное время обратного восстановления — время переключения диода с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение от момента прохождения тока через нулевое значение до момента достижения обратным током оговорённого значения — время, в течение которого обратный ток спадает до указанного значения.
• (пФ) — электрическая ёмкость в запертом состоянии, обычно указывается для заданного обратного напряжения.
• (Кл, пКл) — заряд переключения — заряд неосновных носителей, накопленный в полупроводниковой структуре при протекании прямого указанного тока.

Иные применения диодных мостовПравить

Помимо использования в качестве выпрямителя переменного напряжения в источниках питания, диодные мосты применяются для защиты от ошибочного подключения с неверной полярностью потребителя к источнику питания постоянного тока. При этом потребитель подключается в диагональ диодного моста к выводам « » и « », а источник постоянного напряжения к выводам « », при этом при любой полярности подключения источника питания гарантирована правильная полярность питания потребителя. Недостаток такого решения — напряжение на потребителе будет меньше напряжения источника питания на двойное прямое падение напряжения на диоде, при использовании кремниевых диодов с p-n-переходом это от при малых токах нагрузки до 2 и более вольт при больших токах нагрузки.

Рисунок 11. Управление переменным напряжением с помощью полевого транзистора.

Другое применение — управление переменным напряжением с помощью активного элемента, не допускающего работы при другой полярности приложенного напряжения, например, полевого мощного транзистора с изолированным затвором (рисунок 11). В этой схеме активный прибор включен в диагональ « » — « » моста, а нагрузка, мост и источник переменного напряжения включены последовательно. Напряжение на управляющем приборе не изменяет полярность на обоих периодах переменного напряжения.

Также быстродействующие диодные мосты применяются в ключевых схемах, например, в устройствах выборки-хранения, например в стробоскопических осциллографах. В этой схеме источником постоянного напряжения, включённого в диагональ моста « » и « » диоды моста при отсутствии стробирующего импульса заперты, строб-импульс открывает все 4 диода моста, подаваемый на выводы « » и « », подключает источник сигнала, включённый к одному из выводов « », к запоминающему конденсатору схемы выборки-хранения, который подключен к другому выводу « » моста. В силу принципа транслинейности такое применение линеаризует передаточную характеристику ключевой схемы.

КонструкцияПравить

Внешний вид некоторых однокорпусных мостов

Мосты могут быть собраны из отдельных дискретных диодов и могут быть выполнены в виде однокорпусного изделия (диодные сборки).

Промышленностью выпускается очень широкая номенклатура диодных мостов на разные предельно-допустимые напряжения и токи, в разнообразных корпусах для навесного монтажа и поверхностного монтажа на печатные платы с осевыми и планарными выводами.

Однокорпусное исполнение при обычном применении предпочтительнее — дешевле, меньше по объёму. Диоды в высоковольтных сборках в ней подобраны изготовителем и имеют близкие предельно-допустимые параметры и значение обратного тока и при работе находятся в практически одинаковом тепловом режиме. Кроме того, однокорпусную сборку проще монтировать в устройства.

Недостаток однокорпусного исполнения — при отказе одного из диодов в сборке приходится заменять весь компонент, в мостах из дискретных диодов заменяется только отказавший диод.

При выпрямлении больших токов диоды выделяют много тепла, поэтому в этом случае могут применяться дискретные диоды средней или большой мощности, устанавливаемые на теплоотвод. Также конструкции некоторых мощных диодных сборок предусматривают их установку на теплоотвод.

МаркировкаПравить

В СССР и России

Маркировки зарубежных изготовителей

• Выпрямительные диоды, диодные мосты и области их применения Архивная копия от 4 июля 2013 на Wayback Machine
• Справочник по диодным мостам Архивная копия от 24 августа 2007 на Wayback Machine
• Маркировка и обозначение радиоэлементов (Справочник) В. В. Мукосеев, И. Н. Сидоров, 2001 г. Архивная копия от 19 июня 2008 на Wayback Machine

«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.

Движение тока в генераторе

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.

Схема диодного моста генератора

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.

Подключение обмотки к диодному мосту треугольником

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

Подключение обмотки к диодному мосту звездой

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.

Схема на 8 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.

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.

Виды и характеристики

Современная промышленность выпускает различные по конструкции и характеристикам устройства. Все выпрямительные мосты разделяют на два вида: монолитные и наборные. Первые выполняются в цельном диэлектрическом корпусе, наподобие микросхемы, и имеют четыре вывода. Форма их корпуса может быть прямоугольной, квадратной, цилиндрической. При этом тип корпуса может быть также любым, например, SOT 23, MDI, SDIP, SMD. На корпусе обычно подписываются полярные ноги символами + и —, соответствующие выходному сигналу. Входные же выводы могут не подписываться или обозначаться знаком тильды

. Вторые же представляют собой четыре отдельных диода, запаянных по схеме моста, чаще всего в специально отведённые для них места на плате.

При работе выпрямительный мост может нагреваться, поэтому некоторые конструкции предполагают их совместное использование с радиатором. Как и любой электрический прибор, мост характеризуется рядом параметров:

• Наибольшее обратное напряжение, В — характеризуется максимальным значением напряжения, приложенного при обратном включении диодов, подача которого на прибор не приводит к его повреждению. Превышение этого значения вызывает пробой, то есть полупроводник превращается в проводник.
• Действующее напряжение, В — определяется среднеквадратичным значением амплитуды входного сигнала.
• Максимальный ток, А — это величина, определяющая наибольшую мощность, которую может потреблять нагрузка, подключённая к прибору.
• Максимальное падение напряжения, В — этот параметр обозначает потери мощности сигнала на элементе, то есть фактически характеризует эффективность прибора. Потери мощности связаны с активным внутренним сопротивлением устройства, на котором электрическая энергия преобразуется в тепловую.
• Интервал рабочих температур, С — обозначает диапазон, в котором характеристики устройства практически не изменяются.

Кроме этого, в зависимости от типа используемых диодов устройства могут быть высокочастотными и импульсными. Первые используются в цепях с высокочастотным электричеством. Диоды, на базе которых собирается конструкция, называются Шотки. В них вместо классического p-n перехода используется контакт металл-полупроводник. Вторые же являются обычными выпрямителями.

Что такое диодный мост генератора и какие функции он выполняет

Выпрямительный блок (другое название устройства) является неотъемлемой частью генератора и служит для модификации переменного тока, производимого агрегатом, в постоянный, нужный для зарядки аккумулятора и питания всех электроприборов автомобиля.

Он находится на остове генератора и состоит из 4, 6, 9 и более диодов, размещённых на двух изолированных между собой алюминиевых или стальных подковообразных пластинах, играющих роль радиаторов охлаждения.

Основными составляющими моста являются полупроводниковые диоды (чаще всего кремниевые), проводящие ток в необходимом направлении. Именно они являются выпрямителями, преобразующими переменный ток в постоянный. Конденсатором, смягчающим неминуемые перепады напряжения, выступает аккумулятор.

Вместо диодов в схеме могут применяться вентили любых типов — например, селеновые столбы, принцип работы схемы от этого не изменится

Назначение и практическое использование

Область использования моста, набранного из диодов, довольно широка. Это могут быть блоки питания и узлы управления. Он стоит во всех устройствах, питающихся от промышленной сети 220 вольт. Например, телевизоры, приёмники, зарядки, посудомоечные машины, светодиодные лампы. Не обходятся без него и автомобили. После запуска двигателя начинает работать генератор, вырабатывающий переменный ток. Так как бортовая сеть вся питается от постоянного напряжения, ставится выпрямительный мост, через который происходит подача выпрямленного напряжения. Этим же постоянным сигналом происходит и подзарядка аккумуляторной батареи.

Выпрямительное устройство используется для работы сварочного аппарата. Правда, для него применяются мощные устройства, способные выдерживать ток более 200 ампер. Использование в устройствах диодной сборки даёт ряд преимуществ по сравнению с простым диодом. Такое выпрямление позволяет:

• увеличить частоту пульсаций, которую затем просто сгладить, используя электролитический конденсатор;
• при совместной работе с трансформатором избавиться от тока подмагничивания, что даёт возможность эффективнее использовать габаритную мощность преобразователя;
• пропустить большую мощность с меньшим нагревом, тем самым увеличивая коэффициент полезного действия.

Но также стоит отметить и недостаток, из-за которого в некоторых случаях мост не используют. Прежде всего, это двойное падение напряжения, что особенно чувствительно в низковольтных схемах. А также при перегорании части диодов устройство начинает работать в однополупериодном режиме, из-за чего в схему проникают паразитные гармоники, способные вывести из строя чувствительные радиоэлементы.

Блок питания

Ни один современный блок питания не обходится без выпрямительного устройства. Качественные источники изготавливаются с использованием мостовых выпрямителей. Классическая схема состоит всего из трёх частей:

• Понижающий трансформатор.
• Выпрямительный мост.
• Фильтр.

Синусоидальный сигнал с амплитудой 220 вольт подаётся на первичную обмотку трансформатора. Из-за явления электромагнитной индукции во вторичной его обмотке наводится электродвижущая сила, начинает течь ток. В зависимости от вида трансформатора величина напряжения за счёт коэффициента трансформации снижается на определённое значение. Между выводами вторичной обмотки возникает переменный сигнал с пониженной амплитудой. В соответствии со схемой подключения диодного моста это напряжение подаётся на его вход. Проходя через диодную сборку, переменный сигнал преобразуется в пульсирующий.

Такая форма часто считается неприемлемой, например, для звукотехнической аппаратуры или источников освещения. Поэтому для сглаживания используется конденсатор, подключённый параллельно выходу выпрямителя.

Трёхфазный выпрямитель

На производствах и в местах, где используется трёхфазная сеть, применяют трёхфазный выпрямитель. Состоит он из шести диодов, по одной паре на каждую фазу. Использование такого рода устройства позволяет получить большее значение тока с малой пульсацией. А это, в свою очередь, снижает требования к выходному фильтру. Наиболее популярными вариантами включения трёхфазных выпрямителей являются схемы Миткевича и Ларионова. При этом одновременно могут использоваться не только шесть диодов, но и 12 или даже 24. Трёхфазные мосты используются в тепловозах, электротранспорте, на буровых вышках, в промышленных установках очистки газов и воды.

Таким образом, использование мостовых выпрямителей позволяет преобразовывать переменный ток в постоянный, которым запитывается вся электронная аппаратура. Самостоятельно сделать диодный мост несложно. При этом его применение позволяет получить не только качественный сигнал, но и повысить надёжность устройства в целом.

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.

Основной признак неисправности

Водитель получает уведомление о неисправности генератора только в том случае, если уровень зарядки падает ниже напряжения аккумуляторной батареи. На приборной панели загорается контрольная лампа отсутствия зарядки АКБ. Опасность ситуации в том, что бортовая сеть автомобиля питается от аккумулятора, который имеет ограниченный и, в случае неисправности генератора, невосполнимый запас емкость.

Причины неисправности

• агрегат дает слишком низкое напряжение;
• установка греется;
• нет напряжения заряда аккумуляторной батареи;
• напряжение заряда превышает необходимые показатели.

Механическая поломка дает повышенные шумы в агрегате при работе двигателя. Причиной появления шумов может быть износ подшипников. Сначала изнашиваются подшипники в передней крышке. На них идет повышенная нагрузка, поэтому они изнашиваются быстрее и могут выйти из строя.

Методы диагностики

Как показывает практика, диодные мосты периодически выходят из строя на любых транспортных средствах, вне зависимости от марки и модели. Также не принципиально важно, используете вы диодные мосты от Valeo, Bosch или любого другого производителя.

Чаще всего в ДМ перегорает один или сразу несколько диодов. Что же касается причин, то тут можно выделить:

• попадание пыли;
• негативное воздействие грязи;
• контакт диодов с маслом;
• накапливание влаги в генераторе;
• ошибка полярности при прикуривании;
• неправильное подключение АКБ;
• перегрузка в электросети;
• ошибки в монтаже электрооборудования;
• заводской брак и пр.

Если задаться целью, то проверку моста можно провести в обычных гаражных условиях. Для подобных задач пользуются лампочкой или мультиметром.

Прежде чем приступить к работе, снимите защитный кожух с ДМ, а также не забудьте отключить выводы на регуляторе. Помните, что на всех мостах положительные, то есть плюсовые диоды оснащаются красными проводами, а минусовые черными. Не перепутайте.

Теперь более подробно про каждый из методов.

Мультиметр

Если для проверки моста вы решили воспользоваться мультиметром, вам потребуется выполнить несколько последовательных процедур.

Когда нужно делать сход развал: признаки и регламент

• мост демонтируется с генератора (иначе никак);
• каждый из диодов потребуется проверить отдельно;
• на измерительном устройстве выбирается режим пищалки;
• такая настройка позволит при замыкании щупа услышать сигнал;
• при отсутствии этого режима выбирайте положение 1кОм;
• щупы подводятся к краям диода;
• делается измерение;
• щупы меняются местами.

Теперь что касается результатов измерения. С диодом все отлично, если при одном положении вы видите на экране знак бесконечности, на при втором выдает значение в диапазоне от 500 до 700 Ом.

Если прибор показывает сопротивление более низкого значения, либо в двух положениях имеется знак бесконечности, вы нашли неисправный диод.

Мультиметр переключается в режим измерения сопротивления (диапазон 1 – 2 кОм) или прозвонки со звуковым сигналом. Перед началом работы касанием контактов щупов друг друга контролируется выбор нужного режима (показания 0 кОм или звуковой сигнал, соответственно).

При иной комбинации результатов прозвонки (малое + малое или большое + большое сопротивление по индикатору или звук + звук, нет звука + нет звука) диод считается вышедшим из строя.

Лампочка

Теперь посмотрим, как проводится процедура с помощью обычной лампочки. Это неплохая альтернатива для тех случаев, когда мультиметра нет.

Для работы подойдет самая обычная лампа на 12 В.

Цепи противоскольжения или браслеты на колеса: как они работают

• Корпус ДМ подключается к минусу вашей АКБ;
• пластина обязана плотно прилегать к автомобильному генератору;
• один конец лампы подключается к минусу генератора;
• второй на плюсовую клемму 30 через АКБ;
• если лампа горит, то один или сразу несколько диодов вышли из строя;
• проверьте отрицательные диоды;
• минус лампы идет на корпус автогенератора;
• плюс к болту крепления моста;
• если лампа горит или начинает мигать, проблема с отрицательными диодами;
• далее проводится проверка положительных диодов;
• плюс идет на клемму 30, а минус также на крепежный болт;
• когда лампа горит, делаем вывод, что проблема с этой группой диодов;
• также требуется протестировать дополнительные мостовые диоды;
• если лампа горит, снова диагностирована проблема.

Для решения выявленной проблемы потребуется выпаять проблемный диод. На его место устанавливается новый.

Никто не запрещает вам просто купить полностью новый ДМ, и установить его на место старого, то тут вопрос уже в более солидной сумме денег.

Суммарно на проверку и ремонт моста уйдет не более 2-3 часов у мастера без особого опыта. Если же вы бывалый автомеханик, тогда вы точно не потратите больше часа своего времени на подобные мероприятия.

А у вас был опыт ремонта или просто проверки диодных мостов на своем автомобиле? Если да, напишите об этом, расскажите, с какими сложностями столкнулись или какие хитрости знаете.

Особенности проверки

контакты Для проведения комплексной проверки диодного моста достаточно двух инструментов — цифрового комбинированного прибора (мультиметра) и лампочки с номинальным напряжением 12 Вольт. Все работы реально сделать самостоятельно, без привлечения дорогостоящих мастеров. Чтобы получить доступ к узлу, снимайте защитный корпус, после чего отключайте вывода регулятора. При этом учитывайте цветовые особенности диодов:

• Выпрямители красного цвета — «плюс».
• Выпрямители черного цвета — «минус».

Проверить целостность диодов на ВАЗ можно двумя способами. Для большей надежности рекомендуется их применять в комплексе.

Сначала рассмотрим, как проверить диодный мост мультиметром. Этот вариант занимает меньше всего времени и пользуется наибольшим спросом у автовладельцев. Алгоритм следующий:

• Демонтируйте группу выпрямителей с генератора. Без снятия устройства с автомобиля выполнить проверку, к сожалению, не выйдет. Это вызвано тем, что каждый диод требуется проверять по отдельности. Если же они будут «в схеме», точно диагностировать поломку вряд ли удастся.
• Переводите переключатель цифрового прибора в режим прозвонки. После этого соединяйте щупы друг с другом — вы услышите писк из специального динамика устройства. Если вы используете простой прибор, в котором эта опция не предусмотрена, переводите переключатель в позицию «1кОм».
• «Садитесь» щупами к вводу и выводу диода, после чего фиксируйте показатель. Далее сделайте обратный замер. Выпрямитель можно считать целым, если при одном измерении показало бесконечность, а при другом — 0,5-0,7 МОм. В случае когда в обоих случаях на приборе высветилось минимальное сопротивление, или же он показывает бесконечность в первом и во втором варианте, это сигнализирует о неисправности одного (группы) диодов.

Как проверить без демонтажа

Можно диагностировать устройство на месте, не разбирая генератор и не выпаивая деталь. Для этого откручивают все провода на генераторе и регуляторе напряжения, тестер выставляют в режим омметра, лампу подключают к аккумулятору вышеописанным способом.

Данный метод позволяет проверить на исправность весь мост и отдельные группы.

Короткое замыкание

Для данной проверки плюсовой электрод прикладывают к выходу 30 генератора («плюс» силового выпрямителя), минусовой — к корпусу. Показатель сопротивления, равный 1, указывает на исправность моста.

Один конец лампы подсоединяют к минусовой клемме генератора, другой — к плюсу. Горящая лампа указывает на короткое замыкание.

Отрицательная группа

Минусовой электрод тестера соединяют с остовом генератора, плюсовой — с одним из болтов крепления диодного моста. Отрицательная группа исправна, если сопротивление равно бесконечности.

Для проверки лампой её минус подсоединяют на обшивку генератора, плюс — к болту крепления моста. Лампа горит или мигает при неисправности в отрицательной группе элементов.

Положительная

Плюсовой щуп мультиметра подсоединяют к выводу плюса, минусовой — к болту крепления моста. При исправной группе сопротивление бесконечно.

Минус лампы связывают с болтом крепления моста, плюс прикладывают к выводу плюса. Загоревшаяся лампа указывает на короткое замыкание в положительных полупроводниках.

Обозначение и маркировка

Условно-графическое обозначение полупроводникового моста на принципиальных электрических схемах выглядит как ромб, из вершин которого выходят прямые короткие линии, символизирующие выводы. Каждый вывод подписывается знаком, соответствующим виду сигнала. Так, плюсом обозначается положительный выход, минусом — отрицательный, а тильдой — входы для подачи переменного сигнала. В середине ромба может как изображаться выпрямительный диод, так и нет. В литературе, различных спецификациях и на схемах устройство подписывается латинскими символами VDS, после которых ставится арабская цифра, обозначающая порядковый номер. В иностранной литературе можно также встретить обозначение BDS. Стандарта для маркировки мостов не существует. Каждый производитель обозначает свою продукцию, как хочет, согласно своей системе.

Если внимательно изучить различные обозначения, то можно проследить тенденцию в маркировке, нанесённой на корпус прибора. На ней почти всегда присутствуют данные о его основных характеристиках. То есть указывается максимальный ток или рабочее напряжение. Например, DB151S — первые две цифры обозначают ток 1,5 А, а вторая напряжение согласно таблице, в этом случае 50 В.

Отечественные изделия классифицируются по-другому. Сам мост обозначается буквой «Ц», стоящее за ней число обозначает материал, а последующие цифры номер разработки. Например, популярный мостик у радиолюбителей выдерживающий обратное напряжение до 400 В, маркируется как КЦ407А.

Если неисправность обнаружилась

Диоды крепятся на пластинах путём прессовки в отверстие меньшего диаметра, поэтому самостоятельная замена неисправного полупроводника — хлопотное дело, не гарантирующее 100% успеха. Диодные мосты для отечественных автомобилей недороги, поэтому при обнаружении неисправности его меняют на новый.

Выпрямительные блоки современных иномарок стоят внушительных денег, поэтому замена диода в таком мосту экономически оправдана. Проведение данной процедуры лучше доверить специалисту.

Смена неисправных диодов производится на элементы с таким же показателем мощности. Понижение мощности недопустимо.

От состояния диодного моста зависит качество работы всей электрической системы автомобиля. При появлении ранее перечисленных признаков неисправности нужно незамедлительно провести его диагностику, ремонт или замену.

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.

Инструкция по снятию генератора

Для снятия генератора с автомобиля понадобится смотровая яма, подъемник или эстакада.

Инструменты и материалы

Чтобы снять генератор ВАЗ 2114, нужно приготовить следующие инструменты:

• гаечный ключ на «10» и «13»;
• рожковый ключ на 17х19;
• монтировку;
• головку на «15».

Следует приготовить ветошь для очищения поверхностей от загрязнений.

Этапы

Процедура снятия включает в себя такие этапы:

• Сначала нужно снять защиту с двигателя.
• Далее следует ослабить натяжной ролик ремня привода, надетый на шкив.
• Затем сначала откручиваем верхний крепежный болт генератора, а потом нижний.
• Освобождаем крепление компрессора кондиционера.
• Снимаем ремень привода со шкива и демонтируем генератор, сдвигая его в правую сторону ближе к аккумулятору.
• Окрутив болт крепления компрессора кондиционера, подвешиваем устройство.
• Выкручиваем болты крепления генераторной установки.
• Отсоединив клеммы генератора, снимаем его для ремонта.

• https://SwapMotor.ru/ustrojstvo-dvigatelya/diodnyj-most-generatora.html
• https://carnovato.ru/kak-proverit-diodnyiy-most/
• https://AutoManya.ru/sovety/zamena-shchetok-generatora.html
• https://AutoManya.ru/lada-drugoe/priznaki-neispravnosti-diodnogo-mosta-generatora.html
• https://pricep-vlg.ru/remont-svoimi-rukami/kak-proverit-diodnyy-most-generatora/