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.
Рис. 1 Выпрямитель генератора представляет собой диодный мост со стабилитроном
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.
Рис. 2 Схема подключения блока диодов
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.
Разборка
В данном разделе описан поэтапный процесс, который поможет правильно разобрать генератор «Газели».
Итак, для начала необходимо снять с корпуса пластиковую защитную крышку. Затем открутить блок щеток и регулятор напряжения, предварительно отсоединив от него проводку. Далее следует выкрутить четыре стяжных шпильки корпуса генератора и демонтировать крышку корпуса совместно со статором. Затем, отсоединив клеммы обмотки от диодного моста, нужно снять статор, а при надобности и сам диодный мост.
Далее снимаем с вала приводной шкив и крышку с подшипником ротора.
Осуществить процесс диагностики деталей генератора можно при помощи измерительных приборов: Э236 или специальной контрольной лампочки.
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.
Рис. 3 Принцип работы выпрямителя генератора
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.
Рис. 4 Силовые 1 и дополнительные 2 диоды собраны на теплоотводящей подкове
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.
Рис. 5 Направление напряжения в графике переменного тока и схеме выпрямителя
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.
Рис. 6 Диоды основные
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.
Рис. 7 Диоды дополнительные
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.
Рис. 8 Стабилитрон
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.
Рис. 9 Схема с дополнительным плечом выпрямителя
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.
Схемы выпрямительных блоков автомобильных генераторов.
В выпрямительных блоках отечественных автомобильных генераторов обычно используются диоды Д104-20, Д104-25, Д104-35, рассчитанные, соответственно на максимально допустимые токи 20, 25, 35 А. В трехфазных генераторах максимальный ток генератора не должен превосходить утроенную величину максимально допустимого тока через диод. Так , если применены диоды, на максимально допустимый ток 20 А, то при использовании выпрямительного моста с шестью такими диодами максимальный ток генератора не может превосходить 60 А. Если требуется генератор на больший ток, то можно использовать выпрямительный блок с диодами на больший максимально допустимый ток или выпрямительный блок с двенадцатью диодами.
Рисунок 8.1 – Схема выпрямительного блока с двенадцатью диодами.
Следует отметить, что удвоения тока генератора при увеличении в два раза числа диодов не происходит, так как ток между двумя параллельными диодами распределяется неравномерно. От выпрямительного блока показанного на рисунке 8.1 с диодами на 20 А можно получить ток 90-100 А. Для того, чтобы обеспечить больший выходной ток генератора можно увеличить количество фаз обмотки статора. Число фаз выбирается нечетным, например 5,7,9 и так далее. При использовании четного числа фаз количество пульсаций выпрямленного напряжения уменьшается в 2 раза по сравнению с нечетным числом фаз, а их амплитуда растет, что отрицательно сказывается на качестве выходного напряжения генератора.
На на спецавтомобилях используется пятифазный генератор с пятифазным основным выпрямительным мостом и трехфазным дополнительным выпрямителем для питания обмотки возбуждения .
Рисунок 8.2 – Схема выпрямительного блока для генератора с пятью фазами и дополнительным выпрямителем.
Токи в обмотке возбуждения невелики, поэтому использовать пятифазный выпрямитель нецелесообразно. Для питания обмотки возбуждения используется трехфазный выпрямительный мост, подключаемый так, чтобы напряжение на его выходе было максимальным.
В современных генераторах иногда используются трехфазные выпрямительные мосты, имеющие 4 плеча.
Рисунок 8.3 – Особенности работы выпрямителя с дополнительным плечом.
Четвертое плечо входом подключается к нейтрали обмотки статора и служит для выпрямления высших гармоник. Дело в том, что в реальном генераторе форма фазного напряжения отличается от синусоиды. Она представляет собой сумму гармоник – первой, частота которой совпадает с частотой фазного напряжения, и высшими, для трехфазных генераторов, главным образом третьей.
Рисунок 8.4 – Фазное напряжение
в виде суммы синусоид первой и третьей гармоник.
Сдвиг 120° между фазами генератора для первой гармоники соответствует сдвигу 360°для третьей гармоники, 720° для шестой гармоники и так далее для гармоник, кратных трем. Поэтому третьи гармоники и гармоники кратные трем разных фаз трехфазного генератора имеют векторы направленные одинаково (
и на рисунке 8.3, а
). В линейных напряжениях, которые являются векторной суммой двух фазных напряжений, гармоники, кратные трем, уничтожаются ( ). Обычный выпрямитель не выпрямляет третьи гармоники, так как он выпрямляет линейное напряжение.
Для того, чтобы использовать мощность, развиваемую третьей гармоникой, к выпрямителю добавляют дополнительное плечо. Это плечо подключается к нейтральной точке обмотки статора (см. рисунок 5.8, б
). Таким образом на вход выпрямительного блока подаются фазные напряжения, в которых содержатся гармоники кратные трем. Поэтому выпрямитель, показанный на рисунке 5.8, б дополнительно выпрямляет гармоники кратные трём. Применение дополнительного плеча увеличивает мощность генератора на 5 – 15 %.
На дорогих автомобилях устанавливается сложная электроника, которая очень чувствительна к перенапряжениям. Для избавления от перенапряжений вместо диодов в выпрямительном блоке применяются стабилитроны, напряжение стабилизации которых в 1,5 раза больше чем напряжение 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.
Рис. 10 Диагностика выпрямителя лампой
Рис. 11 Диагностика мультиметром
В большинстве случаев горит диодный мост при проникновении влаги.
Диагностика
Замена диодного моста генератора на ваз 2112
Часто сгоревший диодный мост генератора создает множество проблем. Из-за этого АКБ не получает необходимого количества тока или наоборот, получает его намного больше, чем следовало, и случается перезаряд. Прежде, чем проводить замену этой составляющей генератора, желательно провести грамотную диагностику.
Диагностика диодного моста
Примечание. Важно знать, что выпрямительные диоды генератора похожи на односторонний клапан, который пропускает заряд только в одном направлении. Таким образом, закрывается доступ тока из бортовой сети к обмоткам стартера.
- Если полупроводниковый диод проводит ток в обоих направлениях или вообще не проводит заряда, то он неисправен.
- Причиной перегорания диодов может стать влага или неправильная подзарядка АКБ в зимнее время года.
Алгортим проведения проверки
Замена диодного моста на генераторе ваз 2112
Снимаем диодный мост для проведения проверки – это крайне важно. Как это сделать, будет подробно написано ниже:
Выпрямительный блок генератора
- Берем мультиметр и устанавливаем его в режим проверки диодов.
- Сначала щуп плюса соединяем с общей шиной вспомогательных диодов. Что касается отрицательного вывода, то его следует провести к выводу проверяемого диода.
- Результат будет положительным (подразумевающим исправность диода), если показания прибора стремятся к бесконечности.
- Теперь нужно поменять щупы местами. При исправном диоде показания мультиметра покажут несколько сотен Ом.
Примечание. Таким же манером проверяем и два дополнительных диода блока.
- Щуп минуса ставится на пластину диодного моста, в том месте, где запрессован диод. Щуп плюса должен идти к выводу диода.
- Результат можно назвать положительным, если диод не пропускает заряд, а показания мультиметра стремятся к бесконечности.
- Опять меняем щупы местами.
- Положительный результат, если прибор показывает сопротивление в несколько сотен Ом.
Ваз 2112 диодный мост генератора
Примечание. Остальные диоды силовые проверяются аналогичным образом.
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.
Рис. 12 Изолятор под болтом нужно перенести на посадочное место
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.
Рис. 13 Один винт устанавливается без диэлектрической шайбы
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.
Конструктивные особенности
- В заводском исполнении диодные мосты для ВАЗ 2110 представляют собой монолитные конструкции, которые отличаются надежностью, финансовой доступностью, компактными размерами;
- Существенный недостаток у заводского диодного моста только один — если сгорает один диод, выполнить замену одного элемента не представляется возможным. Приходится покупать новый заводской выпрямитель и менять его со старым местами;
- При отказе в работе диодного моста можно попробовать собрать его своими руками из разных диодов;
- В заводском исполнении выпрямитель имеет 4 или 6 диодов, а при самостоятельном изготовлении можно добавить еще один дополнительный. Так многие поступают;
- При установке дополнительного диода, используют не заводские элементы, а более мощные. Это позволяет им более длительный срок не сгорать.
Распиновка блока комфорта лада приора
Качество работы самодельного выпрямителя проверить сложно, из-за чего вмешательство в заводскую конструкцию может только навредить генератору. Тогда вместо покупки дешевых расходников, придется менять чуть ли не весь узел.
Расположение на генераторе
Установка динамо на двигатель
Монтаж на двигатель осуществляется с соблюдением определенного технологического процесса.
Сначала выкручиваем крепежные гайки кронштейнов генератора к картеру. Далее устанавливаем динамо и закрепляем передний крепежный болт. Затем передвигаем передний кронштейн и добиваемся соосности храповика коленвала с приводным маховиком детали и приводом помпы. Перемещая кронштейн, добиваемся устранения зазора между петлей генератора. Устанавливаем задний болт крепления и прочно закручиваем крепежные гайки кронштейнов к картеру двигателя. Далее надеваем ремень привода на шкивы и натягиваем его при помощи натяжительной скобы. Осуществляем контрольную проверку затяжки всех резьбовых соединений. Подключаем деталь к электросети авто и надеваем клеммы на аккумулятор.
Потому решить подобный вопрос не составляет особого труда, и к тому же сам процесс занимает небольшое количество времени. Можно ощутимо сэкономить на услугах автомеханика.
