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
Автомобильный генератор и место диодного моста в нем
Типовая схема на 6 диодов
Типовая схема на 8 диодов
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
Диодный мост с основными выпрямительными и дополнительными диодами
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 из восьми выпрямительных диодов
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:
- Подсоединить один щуп тестера к теплоотводу, в который установлен диод;
- Подсоединить второй щуп к выводу диода;
- Проверить результат;
- 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:
- Клемму «+» АКБ через пробник соединить с винтом крепления выпрямительного модуля;
- 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:
- Клемму «+» АКБ через пробник соединить с положительным выводом генератора (который подключается к аккумулятору);
- 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.
