Ранее генераторы, установленные в автомобилях, работали исключительно на переменном токе. Постепенно компании, занимающиеся выпуском приборов, решили модернизировать их.
Поскольку оказалось, что такие генераторы не обладают необходимой мощностью и являются устаревшими моделями. Именно по этой причине и возникла необходимость как-то преобразовать переменный ток.
С этой целью начали использовать обычные диодные мосты. Именно о них мы сейчас поговорим более подробно.
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.
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.
Что нужно знать о диодных мостах
Для начала мы рассмотрим, какими бывают и что внутри диодного моста. Встречаются данные элементы схемы в двух исполнениях:
- Из дискретных (отдельных) диодов. Обычно распаяны на плате и соединены дорожками в правильную схему.
- Диодные сборки. Сборки могут представлять собой как однофазные мосты для выпрямления обоих полупериодов переменного напряжения, так и сборки из двух диодов, соединенные в цепь общим катодом или анодом и другие варианты включения.
В любом случае выпрямительный однофазный диодный мост состоит из четырех полупроводниковых диодов, соединенных между собой последовательно-параллельным образом. Переменное напряжение подается на две точки, в которых соединены анод с катодом (разноименные полюса диодов). Постоянное напряжение снимается с точек соединения одноименных полюсов: плюс с катодов, минус с анодов.
На схеме место подключения переменного напряжения обозначено символами AC или «~», а выходы с постоянным напряжением «+» и «-«. Зарисуйте себе эту схему, она нам пригодится при проверке.
Если представить реальный диодный мост и совместить его с этой схемой получится что-то вроде:
Видео: принцип работы диодного моста
Устройство генератора переменного тока
Работу любого генератора можно сравнить с электродвигателем, который работает в обратном режиме, то есть не потребляет, а вырабатывает ток. По типу конструкции современные генераторы делятся на два вида: компактный и традиционный. Они имеют общее устройство, но различаются в компоновке корпуса, вентилятора, выпрямительного узла и приводного шкива. Также у современных устройств имеется три фазы.
Генератор состоит из следующих основных элементов:
- привод со шкивом, подшипниками и валом;
- ротор с обмоткой возбуждения и контактными кольцами;
- статор с сердечником и обмоткой;
- корпус, состоящий из двух крышек;
- регулятор напряжения;
- выпрямительный блок или диодный мост;
- щеточный узел.
Разберем каждый элемент устройства отдельно и подробно.
Корпус
В корпусе находятся все основные элементы генератора. Он состоит из двух крышек (передняя и задняя). Крышки соединяются между собой болтами. Для изготовления крышек используют легкие сплавы алюминия, которые не намагничиваются и хорошо отводят тепло. В крышках есть вентиляционные отверстия и крепежные фланцы.
В задней крышке установлен диодный мост и щеткодержатель со щетками. Также в задней крышке расположен выводной контакт, по которому ток поступает от генератора.
Привод
Вращение от коленчатого вала передается на шкив генератора и вращает ротор. Частота вращения шкива больше частоты вращения коленвала в 2-3 раза. Крутящий момент от двигателя передается посредством ременной передачи. Могут использоваться поликлиновый и клиновый ремень в зависимости от конструкции. Поликлиновый ремень считается более универсальным и современным.
Ротор
На валу ротора находится обмотка возбуждения, которая создает магнитное поле и, по сути, представляет собой обычный электромагнит. Обмотка находится между двух полюсных половин (сердечников), необходимых для регулирования и направления магнитного поля. Каждая из половин имеет по шесть треугольных выступов, называемых клювами. Также на валу ротора расположены два медных контактных кольца. Иногда они изготавливаются из стали или латуни. Через контактные кольца на обмотку возбуждения поступает питание от аккумулятора. Контакты обмотки припаяны к кольцам.
На переднем конце вала ротора находится приводной шкив, а на другом крепится крыльчатка вентилятора. Их может быть две. Они нужны для охлаждения внутренних деталей генератора. Также на обоих концах ротора установлены необслуживаемые шариковые подшипники.
Статор
Конструктивно статор имеет форму кольца. Это основная деталь, служащая для создания переменного тока от магнитного поля ротора. Состоит из обмотки и сердечника. В свою очередь, сердечник состоит из соединённых стальных пластин, в которых образуются 36 пазов. В пазы навивается три обмотки, которые образуют трехфазное соединение. Может быть две схемы соединения обмоток: «звезда» и «треугольник». По схеме «звезда» концы каждой из трех обмоток соединены в одной точке. По схеме «треугольник» концы обмоток выводятся отдельно.
Причины отказа диодного моста и его признаки
Диодный мост генератора конструктивно выполнен в виде отдельного модуля. Образующие элементы в процессе текущей эксплуатации могут выйти из строя. Это происходит по следующим причинам:
- попадание влаги на электрическую схему при мойке машины или двигателя;
- проникновение грязи и масла внутрь корпуса генератора с нарушенной герметичностью (происходит при езде с высокой скоростью по грунтовым дорогам);
- переполюсовка контактов аккумулятора во время “прикуривания” другого автомобиля.
Косвенные признаки отказа моста проявляются в том, что
- напряжение на выходе генератора не превышает 13,5 В или стрелка амперметра находится в красном секторе;
- падает мощность искры;
- яркость света фар ощутимо меняется при изменениях числа оборотов двигателя;
- уменьшается производительность вентилятора системы охлаждения;
- стартер не развивает требуемого количества оборотов;
- нарушается нормальное функционирование бортового кондиционера.
Функции генератора
При запуске двигателя пусковой ток на стартер подается от аккумулятора. Но сам аккумулятор не вырабатывает энергию, а только ее накапливает и потом отдает. Если использовать для питания всех потребителей только АКБ, то она быстро разрядится. Автомобильный генератор производит электроэнергию, заряжает АКБ и питает бортовую сеть автомобиля во время работы двигателя (при достижении им определенных оборотов вращения коленчатого вала).
Генератор начинает вырабатывать электрический ток начиная с частоты вращения холостого хода, однако, на оптимальный режим работы он выходит при достижении двигателем 1600-1800 об/мин и более.
Ищем диодный мост на плате
Проверять можно как установленный на плате диодный мост, так и выпаянный из нее, второй вариант считается более точным, поскольку на проверку не влияют другие элементы цепи, но следует помнить, что некоторые методы проверки можно реализовать только в рабочем устройстве. Если конструкция прибора довольно сложная или плата переполнена деталями, диодный мост целесообразно искать в таких локациях:
- в блоках питания;
- во вторичных цепях трансформаторов;
- на выходе генераторов;
- перед аккумуляторными батареями.
После обнаружения диодного моста, необходимо осмотреть его корпус или каждый диод в отдельности. Опытный электрик для себя автоматически заметит расположение вводов, но если вам сложно ориентироваться на память, можете нарисовать схему применительно к вашей ситуации. На такой схеме нужно отобразить плюсовую клемму и отрицательную клемму, клеммы ввода переменного напряжения.
Также следует отметить, что неисправность может заключаться не только в диодных мостах, поэтому при обследовании стоит внимательно осматривать все элементы и детали, а при проверке не исключать целостности объекта.
Как определить исправность генератора
Информация о состоянии работы основного агрегата, отвечающего за выработку электрической энергии в машине, для удобства автомобилистов выводится на приборную панель. Значок на панели приборов, напоминающий аккумулятор после запуска силового агрегата транспортного средства должен гаснуть. Это обозначает, что питание основных электрических узлов было переключено с аккумуляторной батареи на генератор. Если индикатор не гаснет – это свидетельствует о поломке в электрической цепи. Также на проблемы может указывать недостаточный заряд аккумулятора ввиду недополучения нормального номинала тока.
Прозвонка диодного моста мультиметром
Любую деталь на плате можно выпаять для проверки или прозвонить не выпаивая. Однако точность проверки в таком случае снижается, т.к. возможно, отсутствие контакта с дорожками платы, при видимой «нормальной» пайке, влияние других элементов схемы. К диодному мосту это тоже относится, можно его не выпаивать, но лучше и удобнее для проверки его выпаять. Мост, собранный из отдельных диодов, довольно удобно проверять и на плате.
Почти в каждом современном мультиметре есть режим проверки диодов, обычно он совмещен со звуковой прозвонкой цепи.
В этом режиме выводится падение напряжение в милливольтах между щупами. Если красный щуп подсоединен к аноду диода, а черный к катоду, такое подключение называется в прямом или проводящем направлении. В этом случае падение напряжения на PN-переходе кремниевого диода лежит в диапазоне 500-750 мВ, что вы можете наблюдать на картинке. Кстати на ней изображена проверка в режиме измерения сопротивлений, так тоже можно, но есть и специальный режим проверки диодов, результаты будут, в принципе, аналогичны.
Если поменять щупы местами – красный на катод, а черный на анод, на экране будет либо единица, либо значение более 1000 (порядка 1500). Такие измерения говорят о том, что диод исправен, если в одном из направлений измерения отличаются, значит, диод неисправен. Например, сработала прозвонка – диод пробит, в обоих направлениях высокие значения (как при обратном включении) – диод оборван.
Важно!
Диоды Шоттки имеют меньшее падение напряжения, порядка 300 мВ.
Есть еще экспресс проверка диодного моста мультиметром. Порядок действий следующий:
- Ставим щупы на вход диодного моста (~ или AC), если сработала прозвонка – он пробит.
- Ставим красный щуп на «–», а красный на «+» — на экране высветилось значение около 1000, меняем щупы местами – на экране 1 или 0L, или другое высокое значение — диодный мост исправен. Логика такой проверки в том, что диоды соединены последовательно в две ветви, обратите внимание на схему, и они проводят ток. Если плюс питания подан на – (точка соединения анодов), а минус питания на «+» (точка соединения катодов), это и происходит при прозвонке. Если один из диодов в обрыве, ток может потечь по другой ветке и вы можете сделать ошибочные измерения. А вот если один из диодов пробит – на экране высветится падение напряжения на одном диоде.
На видео ниже наглядно показано, как проверить диодный мост мультиметром:
Проверка диода – как делать правильно
Исходя из того, что диод – это полупроводниковый прибор, который пропускает ток только в одном направлении начнем проверку.
· Диодный мост необходимо снять. Диоды проверять нужно по отдельности, отсоединенными от общей схемы. Проверку надо выполнять в положении «проверка диодов».
· Одним из щупов прикасаемся к донышку диода, другим к его выводу. Величина сопротивления зависит от мощности полупроводника. Сопротивление должно быть в пределах 400 – 800 Ом, то есть в этом направлении диод ток пропускает.
· Меняем щупы местами. Единица на экране мультиметра – свидетельство того, что проводимость в этом направлении отсутствует. Значит, диод заперт и цел.
· В противном случае, если тестер при проверке покажет наличие сопротивления (прохождение тока) в обе стороны говорит о неисправности диода.
Важно помнить. При проверке диодов, расположенных на одной пластине, сопротивления не должны отличаться. Допустимый максимум – 5 Ом, не более. Наличие диода с большой разницей в показаниях говорит о его плохой работе и последующих проблемах с зарядкой. Поэтому диод желательно поменять.
Проверка диодов тестером весьма условна, более точно убедиться в целостности диода можно только под нагрузкой, например, подключением в схему лампы или на проверочном диагностическом стенде на СТО.
Проверка индикаторной отверткой
Это наиболее простой вариант опробования, который даст обще представление о состоянии диодного моста и всей схемы в целом. Для работы вам понадобится только индикатор, вся процедура выполняется под напряжением, поэтому следует соблюдать предельную осторожность:
- Коснитесь жалом отвертки поочередно к каждому выводу переменного напряжения AC диодного моста. Если лампочка не горит, то это свидетельствует о неисправности цепи до диодного моста – обрыве обмотки, поломке зарядного устройства и т.д. Если же лампочка горит, значит напряжение на мост поступает нормально.
Рис. 2. Опробование индикаторной отверткой
- Также коснитесь отверткой к плюсу клеммы – если лампочка загорится, то диодный мост нормально пропускает положительные полупериоды, соответственно, на этом выводе присутствует потенциал. Если не горит, присутствует повреждение диодного моста.
- Ту же процедуру повторите с минусовой клеммой. Обязательно разделяйте проверку на оба вывода выпрямительного блока, так как неисправность может присутствовать в любом диоде и в любой ветви.
Как видите, в данном примере была использована отвертка с изолированным стержнем. Это связанно с необходимостью выполнять работу под напряжением, кода вы можете перекрыть металлической деталью разные части электроустановки, что повлечет за собой крайне неприятные последствия. Существенным недостатком метода является его низкая информативность и ограничение по величине рабочего напряжения — так как индикатор рассчитан на номинал 220 В, то использовать его для низковольтных цепей не получится.
Видео: Диодный мост. Проверка
Параметры генератора
Работу генератора оценивают по нескольким параметрам:
- номинальный ток и номинальное напряжение;
- номинальная частота возбуждения;
- частота самовозбуждения;
- коэффициент полезного действия (КПД).
Номинальное напряжение для бортовой сети автомобиля от генератора 12В или 24В. Токоскоростная характеристика показывает зависимость силу тока от частоты вращения генератора.
Характеристика генератора
Напряжение генератора можно измерить мультиметром. При всех выключенных потребителях без нагрузки на холостом ходу мультиметр должен показывать напряжение в пределах 14,3В – 15,5В. Если напряжение после запуска двигателя свыше 14В, то это может говорить о разряде АКБ и зарядке его генератором. При поочередном включении потребителей (фары, подогрев, кондиционер и т.д.) напряжение уменьшается примерно на 0,2 после каждого включения. Но в итоге напряжение не должно снижаться ниже 12,8В. Если значение меньше, то аккумулятор начнет разряжаться. Если напряжение, наоборот, сильно высокое (14В и выше), то это может привести к выходу АКБ из строя. При этом на выходе самого аккумулятора напряжение должно быть в пределах 12,6В – 12,7В.
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.
Второстепенная группа
Плюсовой электрод тестера прижимают к выводу 61 (обычно «плюс» дополнительного выпрямителя), минусовой соединяют с любым болтом крепления моста. Диоды исправны при показателе сопротивления, равном 1.
Отрицательный конец лампы подсоединяют к болту крепления моста, а положительный — к выводу 61. Загоревшаяся лампа указывает на неисправность в данной группе.
Мосты могут быть изготовлены из отдельных диодов или выполнены в виде монолитной конструкции (диодная сборка)
Как производить ремонт диодного моста?
Перед ремонтом выпрямителя генератора следует произвести подготовку и общую проверку работоспособности диодов. Проверка механизма проходит в несколько этапов:
- Отсоединение регуляторов напряжения и защитного кожуха с моста.
- Проверка на замыкание при помощи АКБ и лампы накаливания (в случае повреждения диодов, короткое замыкание происходит при подключении накаливающей лампы к клемме аккумулятора и корпуса генератора).
- Проверка состояния положительных и отрицательных элементов (путем подсоединения клемм «плюсов» и «минусов» АКБ и генератора).
- Проверка цепи диодного моста.
- Ремонт или замена нерабочих элементов.
Поскольку диодный мост генератора имеет невысокую стоимость, произвести ремонт оборудования сможет каждый автолюбитель. Тем не менее, собственноручный ремонт займет немало времени и чтобы не тратить лишние часы на поиск информации в интернете, предлагаем водителям придерживаться следующих рекомендаций:
- В процессе ремонта вам всё-таки придется снять узел диодного моста.
- Постоянное попадание воды в узел является причиной его повышенной износостойкости, поэтому выпрямитель целесообразно перенести в другое место – менее подверженное попаданию влаги. Опытные специалисты советуют защитить бортовую сеть надежным корпусом под капотом.
- Самостоятельная запрессовка и выпрессовка выпрямителя выйдет дороже, чем в СТО, однако автовладелец будет уверен в его надежности.
- Покупка диодов на стихийном рынке обойдется дешевле, однако существует риск неисправности деталей.
- Перед заменой выпрямителя необходимо извлечь изолятор и старый элемент крепежа, обязательно перенести их на новый диодный мост.
Если же вы хотите модернизировать выпрямитель и установить три уровня генераторного реле – купите еще три пары диодных моста, которые будут создавать независимый «плюс».
Важно! Проверить исправность купленных на рынке деталей достаточно просто: если «прозвон» диода в холодном состоянии показывает от 500 до 800 Ом, а при запуске мотора происходит тепловой «пробой» — конструкция неисправна.
Чем вызвана необходимость замены диодов
Кто-то скажет, что гораздо проще взять и заменить диодный мост полностью. Однако стоимость диодного моста для иномарки варьируется от 1000 до 4000 руб., иногда цена еще выше. Зависит от марки машины, типа генератора, аналог это или оригинал. Новый диодный мост или по контракту. Заказали диодный мост по интернету, думали он новый и оригинал, а недобросовестный кладовщик положил в вашу посылку китайский аналог. Пойди разберись сразу.
Многие, заменив диодный мост на своем генераторе, предпочитают не выбрасывать старый, а отремонтировать его и оставить у себя в загашнике.
Как выполняется замена
Допустим, проверка диодного моста показала, что есть проблема. Необходимо отсоединить все провода от генератора, снять и разобрать устройство. В некоторых моделях деталь крепится непосредственно к агрегату болтами, но встречаются устройства, в которых для доступа к выпрямителю необходимо снять корпус.
Далее в рамках ремонта заменяют неисправные диоды – если это экономически целесообразно и в продаже трудно найти нужную модель генератора. Либо целиком меняют компонент. По завершении работ на стенде с помощью мультиметра проверяется исправность компонента и электрики в целом, выполняется сборка и установка детали на автомобиль.
Проверку диодного моста можно сделать самому, если есть время и навыки разборки генератора. Но даже после проверки и обнаружения неисправных диодов потребуется подобрать и корректно установить новый элемент вместо неисправного. Помните, что неисправный генератор может стать причиной выхода из строя дорогого электрооборудования, короткого замыкания и самовозгорания машины. Поэтому лучше доверять ремонт и диагностику мастерам автосервиса, которые точно смогут прозвонить правильно!
Устранение неисправностей и ремонт автомобильных генераторов
Обнаруженные изношенные или неисправные детали заменяются на новые. Практикуемая раньше перемотка обмоток ротора или статора сейчас нерентабельна. Чаще замены требуют щетки, подшипники, ремень. Самостоятельно легко можно выполнить мелкие работы. Например, припаять оторванные от выводных клемм провода. Промыть контактные кольца бензином и высушить.
С простым ремонтом, не требующим профессиональных навыков и высокой квалификации автомеханика, можно справиться самому. Надо помнить, что к ремонту следует подходить разумно, не чинить ту деталь, которую проще купить и заменить на новую. Ведь старая быстрее выйдет из строя, а ремонт превратится в бесконечный процесс.
Очевидно, что провести диагностику работы узлов генератора можно самостоятельно. Для этого необходимо желание, совсем немного инструментов и времени. Если желания или времени нет, то всегда можно обратиться к опытному мастеру. Главное, не оставлять без внимания такой важный узел, чтобы поездки на автомобиле доставляли удовольствие, а не вынуждали решать новые проблемы.
Знание основных признаков неисправности генератора может помочь вовремя произвести ремонт, предотвратив внезапное загорание лампочки АКБ в пути. Рассмотрим все поломки, которые могут произойти с автомобильной генераторной установкой.
Перед прочтением материала рекомендуем ознакомиться с принципом работы генератора. Знания помогут вам лучше понять причину поломки и вовремя отследить характер ее проявления.
