Диодный мост генератора. Как проверить в домашних условиях
Выпрямительный блок генератора (диодный мост) автомобиля предназначен для преобразования переменного тока, вырабатываемого генератором, в постоянный с дальнейшей подачей его в бортовую сеть и на зарядку аккумуляторной батареи. Неисправность диодного моста (короткое замыкание, обрыв или «пробой») является причиной исчезновения или уменьшения выдаваемого им тока.
Исправный диод проводит ток только в одном направлении и никак в другом. Если он пропускает ток в обеих направлениях, налицо неисправность — короткое замыкание (диод «пробит»). Если он вообще не пропускает ток ни в каком направлении, налицо другая неисправность — «обрыв». От этого и будем отталкиваться при проведении проверки.
Проверить исправность диодного моста в домашних условиях можно с помощью обычного мультиметра в режиме «прозвонки диодов». Однако, хотя этот способ и проще, но не такой надежный, так как прибор дает совсем небольшие токи нагрузки и неисправный диод можно просто не определить.
Поэтому, диоды следует проверять под нагрузкой, например, с помощью контрольной лампы в несколько ватт — чем больше, тем лучше. Для этого воспользуемся обычной автомобильной лампочкой 12В мощностью 21 Вт, источником тока послужит аккумуляторная батарея. К плюсовой «+» клемме последовательно подключаем лампу с плюсовым проводом, к минусовой «-» клемме минусовой провод. При замыкании проводов лампа загорается.
1. Для начала, проверим диодный мост на короткое замыкание между пластинами.
Прижимаем положительный «+» провод к верхней пластине, а отрицательный к нижней. Если лампа не загорелась, то короткое замыкание отсутствует.
*При смене полярности лампа должна загореться, так как ток от нижней пластины свободно проходит через отрицательный и положительный диоды к верхней пластине — цепь замыкается.
2. Проверим положительные диоды на «пробой» и обрыв.
Положительный «+» провод прижимаем к верхней пластине, отрицательный «-» поочередно к точкам соединения диодов.
Если диоды исправны, то лампочка не загорается. При смене полярности лампочка загорается — обрыва нет.
3. Проверим отрицательные диоды на «пробой» и обрыв.
Отрицательный «-» провод прижимаем к нижней пластине, положительный «+» поочередно к точкам соединения диодов.
Если диоды исправны, то лампочка не загорается. При смене полярности лампочка загорается — обрыва нет.
4. Проверяем дополнительные диоды на «пробой» и обрыв.
Прижимаем положительный «+» провод к входу «61» генератора. Отрицательный «-» провод поочередно к точкам соединения диодов.
Если диоды исправны, то лампочка не загорается. При смене полярности лампочка загорается — обрыва нет.
Кроме исправности и неисправности диодов с помощью мультиметра косвенно мы можем определить их качество. Для этого переводим прибор в режим «прозвона диодов» или измерения сопротивления 2000 Ом и проверяем каждый диод.
Он должен показать сопротивление порядка 400-700 Ом, при этом различие в показаниях между тремя диодами не должно превышать 5 Ом. Если какой-либо из диодов показывает значительную разницу, то диодный мост может работать неправильно и его лучше заменить.
Более подробная проверка диодного моста проводится на специальном стенде при помощи осциллографа.
За что отвечает диодный мост в генераторе
Диодный мост в конструкции генератора заменил коллектор, который когда-то выполнял функцию выпрямителя. С помощью диодного моста генератор стал более надежными мощным. Его задача – выравнивание пульсаций переменного тока и видоизменение его в постоянный ток.
Причина неисправности диодного моста
неисправный аккумулятор, низкая плотность электролита, замыкание между собой аккумуляторных банок;
неправильное «прикуривание» от другого автомобиля;
внешнее воздействие, попавшая в корпус генератора вода, грязь, повышенный нагрев.
Признаки сгоревшего диодного моста
Аккумулятор накануне был полностью заряжен, вы пришли в гараж – зарядка отсутствует, вновь зарядили аккумулятор, завели машину, аккумулятор разрядился через несколько минут, при этом генератор горячий до такой степени, что к нему невозможно прикоснуться.
Из-под капота раздается жуткий вой/свист, который меняет тональность при изменении числа оборотов двигателя, свист может появиться внезапно во время езды.
Фары при езде тускнеют, акустика самопроизвольно отключается, кондиционер перестает работать.
Для того чтобы подтвердить свое мнение о том, что из строя вышел именно диодный мост, его нужно проверить. О неисправности диодного моста свидетельствуют следующие факторы:
· напряжение на выходе из генератора менее, чем 13,5 В;
· сигнальный индикатор во время запуска двигателя горит;
· при тестировании генератора мультиметром клемма плюс «звонится» вместе с обмотками.
Убедились, что неисправность кроется именно в диодном мосте. Теперь надо найти и определить какой именно диод вышел из строя.
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.
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.
Вопрос в том, что не каждый самостоятельно может выпаять негодный диод и запрессовать новый. Лучше всего обратиться к услугам профессиональных мастеров на СТО. Процесс ремонта диодного моста отлажен и не займет много времени.
Например, в автомастерских компании « Start — Motors », что в Люберцах, ремонт диодного моста обойдется всего в 800 руб. За эту символическую сумму вы получаете надежный и испытанный «родной» диодный мост, тем более что в компании действует накопительная система скидок, так что есть все шансы получить диодной мост еще дешевле. Более подробно о ценах на услуги компании « Start — Motors » смотрите в прайсе.
Немногие автолюбители разбираются в электрической части автомобиля и даже самая легкая поломка, ставит их в тупиковую ситуацию. А ведь бывает, что ремонт ерундовый и можно сделать самому, сэкономив таким образом не малые деньги на поездку в автосервис. В этой статье мы поговорим как простому автолюбителю сделать ремонт генератора, а именно о диодном мосте который там стоит. Генератор в авто необходим, без него машина долго не протянет, ведь он даёт энергию всей электрической системе автомобиля и еще при этом он заряжает аккумуляторную батарею. Переменным током всего этого не сделать, а наоборот мы только загубим свой авто, вот поэтому в генераторе и предусмотрен диодовый мост, который состоит из четырех или шести мощных диодов, которые делают из переменного — постоянный ток. Такой способ выпрямления называют двухполярным. Диоды крепятся на корпусе генератора.
Итак первый способ с использованием лампы.
Для этого необходимо подключить минусовую пластину контрольной лампы 12 В с отрицательной клеммы на положительную. Потом берем свободный конец контрольной лампы и крепим его к минусу аккумулятора и далее проверяем в тех же точках, как проверяли выше, только теперь лампа должна гореть, если она не горит или горит тускло, значит — обрыв.
Теперь рассмотрим второй способ с помощью тестера (мультиметра)
Для этого нужно обязательно снять весь диодный мост с генератора, вытащить его и положить на стол. Проверять нужно каждый диод по отдельности. Берем тестер, ставим в режим «прозвона» — это когда замыкаешь оба щупа тестера и он звонит, если нет такой функции, то ставим тестер на 1 кОм. берем два щупа и подсоединяем к двум концам диода, потом меняем щупы местами. Если тестер показывает в одну сторону 400-800 Ом, а в другую ничего не показывает, значит диод исправен.
Если тестер ничего не показывает в обоих направлениях, значит диод оборван, если показывает малое сопротивление или одинаковое с обеих сторон, значит пробит. Если вы нашли такой диод, то незамедлительно поменяйте его. Я думаю, что паяльником вы умеете пользоваться. Если нет, то поверьте мне — это не сложнее, чем искать неисправный диод. Удачи….
Бортовая электрическая сеть современных автомобилей функционирует на постоянном токе, а в качестве источника энергии для нее в движении используется генератор, который приводится в действие двигателем и преобразует в ток вращение вала.
Особенностью подобной схемы является то, что она создает переменное напряжение, для преобразования которого на выходе генератора устанавливается выпрямитель. Этот блок может иметь различную конструкцию, однако в современных автомобилях его реализуют исключительно по мостовой схеме, собираемой на полупроводниковых диодах.
Мост устанавливается с целью увеличения КПД преобразования и содержит несколько плеч, которые включаются в работу при разных полупериодах напряжения. Ток, снимаемый с выхода моста, имеет уже одно направление, но остается пульсирующим. Сглаживание осуществляется конденсатором. Если оно недостаточно, то уровень подавления пульсаций доводится до нужной величины дополнением конденсатора дросселем, т.е. установкой полноценного электрического фильтра.
Для устранения изменений напряжения, происходящих при вариациях частоты вращения вала двигателя или изменениях нагрузки, предусмотрен стабилизатор.
В результате через нагрузку протекает постоянный ток.
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:
Косвенные признаки отказа моста проявляются в том, что
Предварительные проверки
Перечисленные выше явления — внешние проявления неисправностей. Например, автомобиль так ведет себя при выработавшем ресурс или неисправном аккумуляторе.
Первичная диагностика исправности осуществляется по соответствующей иконке дисплея бортового компьютера (стилизованный аккумулятор с клеммами), которая не светится или мигает при работающем двигателе. Ее отключение свидетельствует о том, что питание потребителей переведено с аккумулятора на генератор.
Восстановление нормального технического состояния электрооборудования автомобиля начинается с локализации места неисправности. С учетом этой особенности перед тестированием моста предварительно проверяется натяжение ремня генератора, исправность реле-регулятора, напряжение на аккумуляторной батарее и отсутствие оксидации клемм электрической цепи.
Принцип и особенности определения исправности диодного моста
Методы целенаправленного контроля исправности моста, применяемые на практике автолюбителями, основаны на том, что ток через исправный полупроводниковый диод протекает только в одном направлении. При переполюсовке испытательного напряжения исправный диод демонстрирует большую разницу сопротивлений. Поэтому отказавший элемент легко обнаруживается прозвонкой, которая осуществляется мультиметром или лампочкой. Прозвонка хороша тем, что обнаруживает как пробитый (короткое замыкание), так и выгоревший (обрыв) диод.
Отдельные тонкости выполнения процедуры прозвонки позволяют учесть факт того, что мост собирается из нескольких диодов.
Наиболее точно тестирование исправности моста производится на столе, т.е. в случае его демонтажа с корпуса генератора. В тех ситуациях, когда можно полностью отключить этот блок от остальных компонентов схемы отсоединением проводов и регулятора, измерения допустимо проводить прямо на генераторе, но они не столь удобны.
Проверка мультиметром
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). 
Диоды моста делятся на две разновидности, условно называемые положительными и отрицательными. Положительные диоды имеют корпус красного цвета, а отрицательные – черного. Проверке подлежат все диоды индивидуально. 
В процессе проверки щупами мультиметра дотрагиваются до выходов диода и фиксируют результат, затем щупы меняются местами. Для исправного диода сопротивление должно находиться в интервале 400 — 800 Ом в одном положении щупов и становиться равным бесконечности для данного диапазона в другом (наличие зуммера в первом случае и его отсутствие во втором). 
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.
Проверка лампочкой
Для реализации этого метода необходима 12-вольтовая лампочка малой мощности и три провода длиной 1 метр. Два из них используются для формирования индикаторного шнура. Для этого они предварительно подключаются к контактам лампочки, которая в результате этого оказывается в их разрыве. Третий провод соединяет один из контактов аккумулятора с мостом.
Для проверки схемы корпус моста соединяется с минусом аккумулятора третьим проводом. Затем один из концов индикаторного шнура соединяется с минусовой клеммой моста, а второй конец подключается к контакту 30 моста. Загорание лампочки — признак пробоя моста, а отсутствие говорит о обрыве.
Для проверки отрицательных диодов минус аккумулятора подается на корпус моста. Плюс аккумулятора индикаторным шнуром соединяется с крепежным винтом моста. Загорание лампы говорит о пробое, отсутствие — об обрыве.
Тестирование положительных диодов начинается с подачи плюса аккумулятора на клемму 30, а минус через индикаторный шнур подключается к крепежному винту моста. В случае исправности диодов лампа не зажигается.
Ещё кое-что полезное для Вас:
Восстановление работоспособности моста
Диодный мост имеет сравнительно простую конструкцию и содержит небольшое количество компонентов, среди которых нет моточных изделий. Эта позволяет выполнить его ремонт заменой отказавших диодов, которые выпаиваются из схемы и заменяются на исправные.
Ремонт выполняется при отказе одного – двух элементов. Детали на замену приобретаются в магазине автомобильных запчастей по номеру из каталога.
При отсутствии нужного диода на складе подбираете аналог по требуемым параметрам с учетом посадочных мест и габаритов. При отсутствии нужного уровня профессиональной квалификации в области электротехники предварительно целесообразно обратиться за советом к опытному консультанту, а при наличии специальных знаний можно самостоятельно подобрать нужный компонент.
При отказе нескольких диодов дешевле и быстрее заменить мост целиком.
Заключение
Точная диагностика исправности диодного моста автомобильного аккумулятора не относится к технически сложным процедурам. Работа осуществляется с помощью простейших технических средств (лампочка и три провода, бытовой мультиметр) и проводится в условиях гаража автолюбителем с минимальным опытом. Процесс проверки не отнимает много времени автовладельца, а ее выполнение позволит обойтись без визита на станцию технического обслуживания и в ряде случаев дает возможность обосновано отказаться от покупки нового моста или даже генератора в сборе. Знание методики и особенностей диагностики снижает расходы на ремонт.
Видео: Диодный мост. Проверка
«PRO» генератор. Часть 2. Анатомия диодного моста.
И снова здравствуйте! Продолжим «мурыжить» нашу тему про автомобильный генератор, кому интересно
Начало можно прочитать тут, а сегодня будем рассматривать выпрямитель напряжения (диодный мост или подкова). Ну и как оно работает и для чего вообще нужно?
Принцип действия диодного моста генератора
Для питания потребителей в бортовой сети автомобиля и обмотки возбуждения самого генератора во время работы самого двигателя, необходим электрический ток именно постоянного напряжения.
Функцию преобразования переменного тока, индуктируемого в обмотке статора генератора, в электрический ток постоянного напряжения выполняет как раз выпрямительный блок (диодный мост).
Принцип его действия основан на свойстве диодов пропускать электрический ток только в одном направлении. Электрический ток попадает в диодный мост через крепящиеся к нему выводы обмоток статора. Он протекает через диоды в одном направлении. Но никак обратно. Поэтому ток получается постоянный (выпрямленный).
На рисунке видно, что диоды бывают как «плюсовые» так и «минусовые». А называются они так, потому что вроде бы во внешне одинаковых диодах электрический ток течет в разные стороны, но всегда от «от плюса к минусу», и никак обратно.
Выпрямительный блок (диодный мост) состоит из двух алюминиевых теплоотводящих пластин, так называемых «плюсовой» и «минусовой» которые объединены в целую конструкцию через изоляционные втулки при помощи заклепок. Одна пластина (нижняя) соединена с «массой», через корпус генератора, другая (верхняя) с «плюсом», через выводы обмоток статора. Плюсовая пластина имеет три контакта для присоединения выводов обмоток статора и вывод через который подается напряжение к потребителям (вывод «30»).
В каждую из пластин впаяно по четыре диода, т.е. четыре положительных диода (Д104-20) и три отрицательных (Д104-20Х), рассчитанных на ток не более 20А. Положительные и отрицательные диоды объединены попарно. Помимо этого имеются три дополнительных диода (КД223А), рассчитанных на 2А. Они установлены на пластмассовом держателе, и питают обмотку возбуждения генератора через регулятор напряжения и щетки.
Эти три дополнительных диода отсекают ток АКБ в момент, когда двигатель не работает; отрицательные диоды взяты из основного (силового) мостика генератора.
Основные и дополнительные диоды объединены в общую шину, имеющую с одной стороны штекерный вывод (вывод 61 генератора) и вывод на регулятор напряжения с другой стороны.
Вот мы и подошли в плотную к самой диагностике диодного моста. При «прозвонке» диодов различают два типа повреждения диодов:
— Мы знаем, что электрический ток проходит через исправный диод только в одну сторону, а именно от «плюса к минусу», но если вдруг при проверке диода электрический ток проходит через диод в обоих направлениях, то такой тип повреждения диода называют «пробой диода».
— Если же электрический ток не проходит через диод в никаких направлениях вообще, то такой тип повреждения диода называют «обрыв диода».
Начнем с проверки проводимости силовых диодов диодного моста:
Всегда помним и не забываем, электрический ток движется «плюса к минусу», поэтому для проверки «отрицательных диодов» впресованных в нижнюю пластину диодного моста, мы «плюсовой» щуп мультиметра прикладываем к нижней пластине, а «минусовым» щупом проверяем показания на каждой из 4х соединительных пластин диодов (три из которых являются также местом крепления выводных клемм статора генератора). Показания должны укладываться в диапазон 400 — 700 Ом, и если щупы поменять местами, то мультиметр вообще ничего не должен показывать, на табло будет просто 1, т.е бесконечность. Из этого мы заключаем, что диоды исправны, показания находятся в диапазоне и электрический ток движется только в одну сторону, т.е «пробой диода» отсутствует.
Ну а для проверки проводимости «положительных» силовых диодов впресованных в верхнюю пластину диодного моста, мы «минусовой» щуп мультиметра прикладываем к верхней пластине, а «положительным» щупом проверяем показания на каждой из 4х соединительных пластин диодов. Далее также показания должны укладываться в диапазон 400 — 700 Ом, и если щупы поменять местами, то мультиметр вообще ничего не должен показывать, на табло будет просто 1, т.е бесконечность. Из этого мы заключаем, что и «положительные» диоды исправны, показания находятся в диапазоне и электрический ток движется только в одну сторону, т.е «пробой диода» отсутствует.
Ну и осталось проверить дополнительные диоды на проводимость и на «пробой».
Для проверки дополнительных диодов мы также мультиметр оставляем в режиме проверки диодов и «минусовой» щуп прислоняем к общей шине дополнительных диодов, а «плюсовой» щуп поочередно прислоняем к трем соединительным пластинам диодов, так как дополнительных диодов только три, и одна из этих пластин такого диода не имеет. Показания должны укладываться в диапазон 400 — 700 Ом. Ну а для проверки диодов на пробой, достаточно поменять щупы мультиметра местами и мультиметр вообще ничего не должен показывать, на табло будет просто 1, т.е бесконечность. Из этого мы заключаем, что и «дополнительные» диоды исправны, показания находятся в диапазоне и электрический ток движется только в одну сторону, т.е «пробой диода» отсутствует.
Ну вот мы полностью проверили силовые и дополнительные диоды диодного моста. На «обрыв» диоды в данном случае проверять не нужно, так как присутствуют показания измерений проводимости диодов. На этом все. Продолжение следует. Всем пока.
Устройство автомобильного генератора и его проверка
обозначения клемм генератора, схемы ссылка 1
Как проверить автомобильный генератор ссылка 2
Устройство и принцип работы автомобильного генератора
Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор — устройство, преобразующее механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую. Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой. На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают предъявляемым требованиям.
Требования, предъявляемые к генератору:
выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи;
напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генератором, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.
Последнее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затруднения с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи и, ускоренному выходу ее из строя.
Принцип работы генератора и его принципиальное конструктивное устройство одинаковы для всех автомобилей, отличаются только качеством изготовления, габаритами и расположением присоединительных узлов.
Основные части генератора:
1. Шкив – служит для передачи механической энергии от двигателя к валу генератора посредством ремня;
2. Корпус генератора состоит из двух крышек: передняя (со стороны шкива) и задняя (со стороны контактных колец), предназначены для крепления статора, установки генератора на двигателе и размещения подшипников (опор) ротора. На задней крышке размещаются выпрямитель, щеточный узел, регулятор напряжения (если он встроенный) и внешние выводы для подключения к системе электрооборудования;
3. Ротор — стальной вал с расположенными на нем двумя стальными втулками кпювообразной формы. Между ними находится обмотка возбуждения, выводы которой соединены с контактными кольцами. Генераторы оборудованы преимущественно цилиндрическими медными контактными кольцами;
4. Статор — пакет, набранный из стальных листов, имеющий форму трубы. В его пазах расположена трехфазная обмотка, в которой вырабатывается мощность генератора;
5. Сборка с выпрямительными диодами — объединяет шесть мощных диодов, запрессованных по три в положительный и отрицательный теплоотводы;
6. Регулятор напряжения — устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети автомобиля в заданных пределах при изменении электрической нагрузки, частоты вращения ротора генератора и температуры окружающей среды;
7. Щеточный узел – съемная пластмассовая конструкция. В ней установлены подпружиненные щетки, контактирующие с кольцами ротора;
8. Защитная крышка диодного модуля.
Рассмотрим электрическую схему соединения элементов генератора.
Принципиальная электрическая схема генераторной установки:
1. Включатель зажигания;
2. Помехоподавляющий конденсатор;
3. Аккумуляторная батарея;
4. Лампа-индикатор исправности генератора;
5. Положительные диоды силового выпрямителя;
6. Отрицательные диоды силового выпрямителя;
7. Диоды обмотки возбуждения;
8. Обмотки трех фаз статора;
9. Обмотка возбуждения(ротор);
10. Щеточный узел;
11. Регулятор напряжения;
B+ Выход генератора «+»;
B- «Масса» генератора;
D+ Питание обмотки возбуждения, опорное напряжение для регулятора напряжения.
В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется электрическое напряжение, пропорциональное скорости изменения магнитного потока. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются источник переменного магнитного поля и катушка, с которой непосредственно будет сниматься переменное напряжение.
Обмотка возбуждения с полюсной системой, валом и контактными кольцами образуют ротор, его важнейшую вращающуюся часть, которая и является источником переменного магнитного поля.
Ротор генератора
1. вал ротора;
2. полюса ротора;
3. обмотка возбуждения;
4. контактные кольца.
Полюсная система ротора имеет остаточный магнитный поток, который присутствует даже при отсутствии тока в обмотке возбуждения. Однако его значение невелико и способно обеспечить самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому, для первоначального намагничивания ротора через его обмотку пропускают небольшой ток от аккумуляторной батареи, обычно через лампу контроля работоспособности генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, чтобы генератор мог возбудиться уже на холостых оборотах двигателя. Исходя из этих соображений, мощность контрольной лампы обычно составляет 2…3 Вт. После того, как напряжение на обмотках статора достигает рабочей величины, лампа тухнет, и питание обмотки возбуждения осуществляется от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении.
Выходное напряжение снимается с обмоток статора. При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно «северный» и «южный» полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку статора, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения. Частота этого напряжения зависит от частоты вращения ротора генератора и числа его пар полюсов.
Статор генератора
1. обмотка статора;
2. выводы обмоток;
3. магнитопровод.
Обмотка статора трехфазная. Она состоит из трех отдельных обмоток, называемых обмотками фаз или просто фазами, намотанных по определенной технологии на магнитопровод. Напряжение и токи в обмотках смещены друг относительно друга на треть периода, т.е. на 120 электрических градусов, как это показано на рисунке.
Осциллограммы фазовых напряжений обмоток
U1, U2, U3 – напряжения обмоток;
Т – период сигнала (360 градусов);
F – фаза смещения (120 градусов).
Фазовые обмотки могут соединяться в «звезду» или «треугольник».
Виды соединения обмоток
1. «звездой»;
2. «треугольником».
При соединении в «треугольник» ток в каждой из обмоток в 1,7 раза меньше тока, отдаваемого генератором. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе, ток в обмотках при соединении в «треугольник» значительно меньше, чем у «звезды». Поэтому в генераторах большой мощности довольно часто применяют соединение в «треугольник», т. к. при меньших токах обмотки можно наматывать более тонким проводом, что технологичнее. Более тонкий провод можно применять и при соединении типа «звезда». В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в «звезду», т. е. получается «двойная звезда».
Для того, чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился непосредственно к обмотке статора и не рассеивался в пространстве, катушки помещены в пазы стальной конструкции — магнитопровода. Так как переменное магнитное поле наводится не только в катушках, но и в магнитопроводе статора, то это приводит к возникновению паразитных вихревых токов, которые ведут к потере мощности и нагревают статор. Для уменьшения проявления этого эффекта магнитопровод изготавливают из набора стальных пластин (пакета железа).
Бортовая сеть автомобиля требует подведения к ней постоянного напряжения. Поэтому обмотка статора питает бортовую сеть автомобиля через выпрямитель, встроенный в генератор. Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов, три из которых соединены с выводом «+» генератора, а другие три с выводом «—» («массой»). Полупроводниковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении. Следует обратить внимание на то, что под термином «выпрямительный диод» не всегда скрывается привычная конструкция, имеющая корпус, выводы и т. д. иногда это просто полупроводниковый кремниевый переход, загерметизированный на теплоотводе.
Сборка с выпрямительными диодами
1. силовые диоды;
2. дополнительные диоды;
3. теплоотвод.
Многие производители в целях защиты электронных узлов автомобиля от всплесков напряжения заменяют диоды силового моста стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения, называемого напряжением стабилизации. Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25… 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны «пробиваются «, т. е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе «+» генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после «пробоя» используется и в регуляторах напряжения.
Как было отмечено выше, напряжения на обмотках изменяются по кривым, близким к синусоиде и в одни моменты времени они положительны, в другие отрицательны. Если положительное направление напряжения в фазе принять по стрелке, направленной к нулевой точке обмотки статора, а отрицательное от нее то, например, для момента времени t когда напряжение второй фазы отсутствует, первой фазы — положительно, а третьей — отрицательно. Направление напряжений фаз соответствует стрелкам показанным на рисунке.
Направление токов в обмотках и выпрямителе генератора
Ток через обмотки, диоды и нагрузку будет протекать в направлении этих стрелок. Рассмотрев любые другие моменты времени, легко убедиться, что в трехфазной системе напряжения, возникающего в обмотках фаз генератора, диоды силового выпрямителя переходят из открытого состояния в закрытое и обратно таким образом, что ток в нагрузке имеет только одно направление — от вывода «+» генераторной установки к ее выводу «—» («массе»), т. е. в нагрузке протекает постоянный (выпрямленный) ток.
У значительного количества типов генераторов обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю, собранному на трех диодах. Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Диоды выпрямителя обмотки возбуждения работают аналогично, питая выпрямленным током эту обмотку. Причем в выпрямитель обмотки возбуждения тоже входят 6 диодов, три из них общие с силовым выпрямителем (отрицательные диоды). Ток возбуждения значительно меньше, чем ток, отдаваемый генератором в нагрузку. Поэтому в качестве диодов обмотки возбуждения применяются малогабаритные слаботочные диоды на ток не более 2 А (для сравнения, диоды силового выпрямителя допускают протекание токов силой до 25… 35 А).
При необходимости увеличения мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя.
Схема генераторной установки с дополнительными диодами
Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в «звезду», т. к. дополнительное плечо запитывается от «нулевой» точки «звезды». Если бы фазные напряжения изменялись чисто по синусоиде, эти диоды вообще не участвовали бы в процессе преобразования переменного тока в постоянный. Однако в реальных генераторах форма фазных напряжений отличается от синусоиды. Она представляет собой сумму синусоид, которые называются гармоническими составляющими или гармониками — первой, частота которой совпадает с частотой фазного напряжения, и высшими, главным образом, третьей, частота которой в три раза выше, чем первой.
Из электротехники известно, что в линейном напряжении, т. е. в том напряжении, которое подводится к выпрямителю и выпрямляется, третья гармоника отсутствует. Это объясняется тем, что третьи гармоники всех фазных напряжений совпадают по фазе, т. е. одновременно достигают одинаковых значений и при этом взаимно уравновешивают и взаимоуничтожают друг друга в линейном напряжении. Таким образом, третья гармоника в фазном напряжении присутствует, а в линейном — нет. Следовательно, мощность, развиваемая третьей гармоникой фазного напряжения не может быть использована потребителями. Чтобы использовать эту мощность, добавлены диоды, подсоединенные к нулевой точке обмоток фаз, т. е. к точке где сказывается действие фазного напряжения. Таким образом, эти диоды выпрямляют только напряжение третьей гармоники фазного напряжения. Применение этих диодов увеличивает мощность генератора на 5…15% при частоте вращения более 3000 мин-1.
Напряжение генератора без регулятора сильно зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение. Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Ранее применялись вибрационные регуляторы, а затем контактно-транзисторные. Эти два типа регуляторов в настоящее время полностью вытеснены электронными.
Оформление электронных полупроводниковых регуляторов может быть различным, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Конечно, можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.
Недостатком приведенного варианта подключения регулятора является то, что регулятор поддерживает напряжение на выводе «D+» генератора, а потребители, в том числе, аккумуляторная батарея, включены на вывод «В+». Кроме того, при таком включении регулятор не воспринимает падения напряжения в соединительных проводах между генератором и аккумуляторной батареей и не вносит корректировок в напряжение генератора, чтобы компенсировать это падение. Эти недостатки устранены в следующей схеме, где напряжение на входную цепь регулятора подается от того узла, где его следует стабилизировать, обычно, это вывод «В+» генератора.
Усовершенствованная схема стабилизации напряжения
Некоторые регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации — изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С.
Автор: Евгений Куришко
О том как проверить автомобильный генератор своими руками
Генератор играет в автомобиле очень важную роль, для двигателя он — вроде мини электростанции, которая снабжает всю бортовую сеть автомобиля, включая аккумулятор (АКБ). Неисправность генератора приведет к неминуемой полной разрядке АКБ, после чего двигатель вашего автомобиле просто перестанет работать, равно как и вся бортовая сеть. В итоге вам придется «прикуривать» свой автомобиль или искать новый источник энергии. Очень важно вовремя обнаружить неисправность генератора, для того чтобы не допустить вышеописанного сценария. Для того чтобы произвести диагностику генератора нужно обладать определенными навыками и инструментом. В этой статье я расскажу вас о том, как проверить генератор в домашних условиях при помощи мультиметра.
Для начала о мерах предосторожности и правилах безопасности во время проверки
Нужно быть предельно осторожным и понимать то, что делаешь, для того чтобы нечаянно не повредить генератор или его детали (реле регулятор, диоды выпрямительного моста).
Проверять работоспособность генератора путем проверки его «на искру», то есть методом короткого замыкания.
Соединять клемму «30» (иногда обозначаться как «В+») с клеммой 67 («D+») или «массой».
Допускать работу генератора при выключенных потребителях, например при отключении его от аккумуляторной батареи.
Проверять вентили генератора напряжением выше 12 В.
Проверять исправность генератора при помощи вольтметра или амперметра.
Во время сварочных работ на кузове автомобиля необходимо отключать провода от генератора и АКБ.
Во время замены проводки в системе генератора провода должны иметь такое же сечение и длину как и «родные» провода.
Перед тем как проверить генератор убедитесь в правильном натяжении ремня генератора, а также исправности всех соединений и клемм. Нормальной считается натяжка ремня, при которой нажимая большим пальцем на середину ремня, он прогнется не больше чем на 10-15 мм.
Проверка генератора автомобиля своими руками
Чтобы проверить регулятор напряжения вам потребуется вольтметр со шкалой от 0 до 15 В. Прежде чем приступать к проверке дайте мотору поработать на средних оборотах при включенных фарах примерно 15 минут. Проверьте напряжение между «массой» генератора и выводами «30» («В+»), на вольтметре у вас должно быть нормальное для вашего автомобиля напряжение (для владельцев «девятки» например, нормальным считается напряжение — 13,5 – 14,6 В). Если напряжение выше или ниже установленного производителем — скорее всего придется заменить регулятор. Не лишним будет также проверить регулируемое напряжение, для этого подключите вольтметр непосредственно к клеммам АКБ. Правда, результаты такой проверки нельзя считать на 100% правильными, потому что есть вероятность проблем с проводкой. Если вы уверены в исправности проводки, тогда результатам можно доверять. Мотор должен работать на высоких оборотах, которые приближены к максимальным, фары и другие потребители электроэнергии автомобиля должны быть включенными. Размер напряжения должен совпадать с параметрами вашего автомобиля.
Проверка диодного моста относится к комплексу проверок генератора. Для того чтобы проверить диодный мост подключите вольтметр или мультиметр к зажиму «30» («В+») генератора, а также к «массе», и включите прибор в режим измерения переменного тока. Переменный ток на диодном мосту не должен превышать 0,5 В, если у вас вышло больше — скорее всего диоды неисправны.
Проверка пробивания на «массу» не будет лишней в случае если «гена компостирует мозги». Для этого необходимо отключить аккумуляторную батарею и провод генератора, который идет к клемме «30» («В+»). После этого подключите прибор между клеммой «30» («В+») и отключенным проводом генератора. Смотрим на показания — если на приборе ток разряда превышает 0,5 мА, скорее всего есть пробой диодов или изоляции обмоток генератора.
Сила тока отдачи генератора проверяется при помощи специального зонда («примочка» дополнение к мультиметру в виде зажима или клещей), которым провод охватывают, измеряя тем самым силу тока, идущего по проводу.
Для проверки тока отдачи нужно зондом обхватить провод, который идет к зажиму «30» («В+»).
Заведите двигатель – во время проведения измерения он должен работать на высоких оборотах.
Включайте по очереди электропотребители и считывайте показания прибора отдельно для каждого потребителя.
В конце измерений вам необходимо подсчитать сумму показаний. Далее, включите все потребители (которые вы включали поочередно) одновременно и произведите замер показаний мультиметра. Величина не должна быть меньше суммы показаний отдельно измеренных показателей, допустимое расхождение — 5 А.
Проверка тока возбуждения генератора выполняется посредством запуска двигателя и последующей его работы на высоких оборотах. После чего измерительный зонд помещается вокруг провода, ведущего к клемме 67 («D+»). Исправный генератор должен показать величину тока возбуждения — равную 3-7 А.
Чтобы проверить обмотки возбуждения потребуется снятие регулятора напряжения, а также щеткодержателя. Если будет необходимость произведите зачистку контактных колец и проверьте обмотку на предмет отсутствия обрывов и замыканий на «массу». Проверять необходимо омметром, его щупы прикладываются к контактным кольцам, после чего снимаются показания. Сопротивление должно быть в пределах от 5 до 10 Ом. После подключите один электрод прибора к любому из контактных колец, а другой к статору генератора. На дисплее должна показываться бесконечно высокое сопротивление, в противном случае — обмотка возбуждения где-то замыкает на «массу».