Какую функцию выполняет диодный мост в генераторе переменного тока

Особенности проверки

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

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

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

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

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

Теперь рассмотрим, как проверить диодный мост лампочкой? Такой вариант хорош в случае, когда под рукой нет мультиметра. Роль «прибора» в этом случае выполняет лампочка на 12 Вольт.

Алгоритм такой:

• Подключайте «минусовую» клемму аккумулятора к диодному мосту. При этом следите, чтобы пластинка плотно контактировала с внешней частью генератора.
• Проверьте каждый диод по отдельности. Берите один вывод лампы и подключайте его к «минусу» генератора, а второй — к «плюсу» клеммы под номером «тридцать» (от АКБ). Если лампочка засветилась, это говорит о проблемах с одним или несколькими диодами. Кроме того, свечение часто свидетельствует о наличии КЗ в цепи.
• Проверьте «минусовые» диоды. Для этого подсоединяйте «минус» лампочки к кожуху генератора, а другой провод — к крепежному болту на мосту. Если при такой проверке имеет место моргание или свечение лампы, с «минусовой» группой имеются проблемы.
• Проверьте «плюсовые» диоды. Для этого положительный вывод ставьте на «тридцатую» клемму, а отрицательный — к крепежному болту. Свечения лампы быть не должно. Если же такая проблема имеет место, имеют место сбои в одном или нескольких «плюсовых» диодах.
• Проверьте дополнительную группу выпрямителей. Берите отрицательный край и оставляйте его на прежней позиции, а положительный конец прикладывайте к клемме «шестьдесят один». Свечение лампочки сигнализирует о наличии проблемы.

Если проверка диодного моста показала неисправность, берите пробитый диод и ставьте на его место новую (исправную) деталь. Оптимальный и более простой вариант — приобрести весь диодный мост в комплексе, но в этом случае придется потратить больше денег.

При соблюдении упомянутых выше рекомендаций диагностика неисправности занимает не больше 1-2 часов. Так что не стоит торопиться на СТО — сделайте работу своими руками. Так удается набраться опыта и сэкономить личный бюджет.

Дио́дный мо́ст — электрическое устройство, предназначенное для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий (постоянный). Такое выпрямление называется двухполупериодным .

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.

Характеристики диодного моста

Как мы уже с вами разобрали, в электронике встречаются диодные мосты в разных корпусах и имеют разные габариты.

Почему так? Дело в том, что каждый диодный мост обладает какими-то своими характеристиками, о которых мы и поговорим в этой главе.

Чтобы далеко не ходить, давайте рассмотрим диодный мост GBU6K и рассмотрим на его примере, как читать характеристики.

Для того, чтобы понять, что это за фрукт и с чем его едят, надо скачать на него техническое описание (даташит). Вот ссылка на этот диодный мост. Ниже рассмотрим основные характеристики диодного моста, которых будет достаточно для рядового электронщика.

Распиновка и корпус

Итак, на главной странице мы видим распиновку выводов. Распиновка — это какие выводы за что отвечают и как правильно их соединять с внешней цепью.

Как вы видите, на средний выводы подаем переменное напряжение, а с крайних выводов снимаем постоянное напряжение. Также на рисунке показано, как соединяются диоды в этом диодном мосте. Нам эта информация еще очень пригодится.

Чуть ниже мы видим вот такую табличку, которая показывает нам самые главные первичные характеристики.

Package — тип корпуса. Корпуса GBU выглядят вот так.

Максимальный ток

Итак, с этим разобрались. Далее следующий параметр. I_F(AV) — максимальный ток, который может «протащить» через себя этот диодный мост. В даташите есть таблички и графики, какие условия должны соблюдаться, чтобы мост смог протащить через себя этот ток без вреда для своего здоровья.

Поэтому, диодные мосты в больших металлических корпусах способны «протащить» через себя очень большую силу тока. Если же маленький диодный мост вставить в какой-нибудь мощный блок питания, то скорее всего он просто-напросто сгорит.

В промышленности в силовой электронике стараются использовать диодные моста большой мощности, например, вот такой диодный мост может «протащить» через себя силу тока в 50 Ампер.

Максимальное пиковое обратное напряжение

Грубо говоря, это обратное напряжение диода. Если его превысить, то произойдет пробой и диоду, а следовательно и диодному мосту, придет «кирдык»

Этому параметру также следует уделять внимание, когда вы будете выпрямлять сетевое напряжение. Если вы будете подавать на диодный мост 220 Вольт, то его пиковое значение будет составлять 310 Вольт (220 × √2)

Так как у меня диодный мост GBU6K, то надо смотреть табличку ниже. Как вы видите, пиковое обратное напряжение диодов составляет 800 Вольт. Значит, такой диодный мост вполне подойдет для выпрямления сетевого напряжения.

Преимущества и недостатки

Преимущества диодного моста общеизвестны:

• отработанные десятилетиями схемы;
• простота сборки и подключения;
• несложная диагностика неисправности и простота ремонта.

В качестве недостатков надо упомянуть рост габаритов и веса схемы при увеличении мощности, а также необходимости использования радиаторов для мощных диодов. Но с этим сделать ничего нельзя – физику не обмануть. Когда эти условия станут неприемлемыми, надо решать вопрос о переходе к импульсной схеме источника питания. Кстати, мостовое включение диодов может быть использовано и в ней.

Также надо отметить форму выходного напряжения, далекую от постоянной. Для работы с потребителями, предъявляющими требования к стабильности питающего напряжения, надо использовать мост совместно со сглаживающими фильтрами, а при необходимости и стабилизаторами на выходе.

Смотрите это видео на YouTube

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Принцип работы и основные характеристики стабилитрона

Для чего нужен диммер, что это такое, схема подключения диммера и принцип его работы

Что такое импульсный блок питания и где применяется

Что такое тиристор, как он работает, виды тиристоров и описание основных характеристик

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Выпрямитель [ править | править код ]

Преимущества

Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:

• получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе
• избежать постоянного тока подмагничивания в питающем трансформаторе
• увеличить коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (для однополупериодного выпрямителя он составляет около 0,45, так как через нагрузку протекает только один полупериод переменного тока), что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.

https://youtube.com/watch?v=3JckJjT24gc

Устройство и принцип работы

Диодный мост представляет собой электронную схему, собранную на основе выпрямительных диодов, который предназначен для преобразования подаваемого на него переменного тока в постоянный. Чаще всего в состав схемы включаются диоды Шоттки, но это не категоричное требование, поэтому в каком-либо конкретном случае может заменяться и другими моделями, подходящими по техническим параметрам. Схема моста из полупроводниковых диодов включает в себя четыре элемента для одной фазы. Диодный мостик может набираться как отдельными диодами, так и собираться единым блоком, в виде монолитного четырехполюсника.

Принцип работы диодного моста основывается на способности p – n перехода пропускать электрический ток только в одном направлении. Схема включения диодов в мост построена таким образом, чтобы для каждой полуволны создавался свой путь протекания электрического тока к подключенной нагрузке.

Рис. 1. Принцип работы диодного моста

Для пояснения выпрямления диодным мостом необходимо рассматривать работу схемы относительно формы напряжения на входе. Следует отметить, что кривая напряжения за один период имеет две полуволны – положительную и отрицательную. В свою очередь, каждая полуволна имеет процесс нарастания и убывания по отношению к максимальной точке амплитуды.

Поэтому работа выпрямительного устройства будет иметь такие этапы:

• На вход выпрямительного моста, обозначенного буквами А и Б подается переменное напряжение 220В.
• Каждая полуволна, подаваемая из электрической сети или от обмоток трансформатора, преобразуется в постоянную величину парой диодов, расположенных по диагонали.
• Положительная полуволна будет проводиться парой диодов VD1 и VD4 и выдавать на выход моста полуволну в положительной области оси ординат.
• Отрицательная полуволна будет выпрямляться парой диодов VD2 и VD3, с которых на том же выходе моста возникнет очередная полуволна в положительной области.

В связи с тем, что оба полупериода получают реализацию на выходе диодного моста, такое электронное устройство получило название двухполупериодного выпрямителя, также его называют схемой Гретца.

Обозначение на схеме и маркировка

На электрической схеме диодный мост может иметь различные варианты изображения. Чаще всего вы можете встретить такие обозначения:

Рис. 2. Обозначение на схеме

Первый вариант обозначения мостового выпрямителя используется, как правило, в тех ситуациях, когда электронный прибор представляет собой монолитную конструкцию, единую сборку. На схеме маркировка выполняется латинскими буквами VD, за которыми указывается порядковый номер.

Второй вариант наиболее распространен  для тех ситуаций, когда диодный мост состоит из отдельных полупроводниковых устройств, собранных в одну схему. Маркировка второго варианта, чаще всего, выполняется в виде ряда VD1 – VD4. Следует также отметить, что вышеприведенное схематическое обозначение и маркировка хоть и имеет общепринятый характер, но может нарушаться при составлении схем.

Разновидности диодных мостов

В зависимости от количества фаз, которые подключаются к диодному мосту, различают однофазные и трехфазные модели. Первый вариант мы детально рассмотрели на примере схемы Гретца выше. Трехфазные выпрямители, в свою очередь, разделяются на шести- и двенадцатипульсовые модели, хотя схема диодного моста у них идентична. Рассмотрим более детально работу диодного устройства для трехфазной схемы.

Рис. 3. Схема трехфазного диодного моста

Диодный мост, приведенный на рисунке выше, получил название схемы Ларионова. Конструктивно для каждой из фаз устанавливается сразу два диода в противоположном направлении друг относительно друга

Здесь важно отметить, что синусоида во всех трех фазах имеет смещение в 120° друг относительно друга, поэтому на выходах устройства при наложении результирующей диаграммы получится следующая картина:

Рис. 4. Напряжение выпрямленное трехфазным мостом

Как видите, в сравнении с однофазным выпрямителем на базе диодного моста картина получается более плавной, а скачки напряжения имеют значительно меньшую амплитуду.

Назначение и практическое использование

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

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

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

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

Блок питания

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

1. Понижающий трансформатор.
2. Выпрямительный мост.
3. Фильтр.

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

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

Трёхфазный выпрямитель

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

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.

Диод в схему

Установка диода с тумблером – самый простой способ увеличить напряжение. Тут не нужно заморачиваться, искать много информации в книжках и т.п. Все максимально доступно, никаких особых сложностей.

Целью данного способа увеличения напряжения в бортовой сети автомобиля является обман регулятора, который находится внутри генератора. Как известно, на старых отечественных моделях авто (копейка, Ваз 2105 и т.д.) просадка напряжения порой доходит до критичных значений – бывает, и до 12.5 вольт опускается. Аккумулятор, понятно, заряжаться при таком напряжении не будет.

Регулятор напряжения – это те же щетки, таблетка, шоколадка – названий много, но это один и тот же элемент, который отвечает за регулирование напряжение в генераторе. На наших отечественных автомобилях, преимущественно старого года выпуска, таблетки стоят плохого качества. Они плохо регулируют вольтаж, и как было сказано выше, порой значение тока просаживается ниже плинтуса.

Итак, что нужно сделать – вставить дополнительный диод в цепь. Этим мы добьемся следующего: насколько на диоде будет понижено напряжение, настолько регулятор будет повышать общий ток в цепи.

Интегрировать диод можно несколькими способами. Один из лучших – дистанционно. Берется простой тумблер, устанавливается где-нибудь в удобном месте.

Очевидно, что тумблер следует провести через провод на генератор. Вставить диод можно в прорезь моста генератора, в том месте, где проходит проводок с обмотки возбуждения на регулятор. Т.е, диод просто врезаем в проводок между мостом и регулятором.

К диоду выводим отдельно тумблер через два провода, как показано на фото ниже.

Когда напряжения в бортовой сети достаточно, например, в летнее время, диод просто установлен, не задействован. Если тока мало, достаточно включить тумблер, активировав диод. Таким способом, мы обманываем регулятор.

Диоды можно использовать следующие.

Подойдут также их аналоги, например, импортные. Они намного компактнее, изготовлены из пластмассы (корпус). Отечественные – металлические.

С помощью диода можно обеспечить падение напряжения в 0.9 или 1.2 вольт. Таким образом, если просадка получается до 13-13.6, то примерно 1 вольт будет регулятором добавляться. Для зимних нагрузок это нормально. Стандартная просадка регулятора должна быть до 13.8 вольт, не ниже. При таком значении аккумулятор может еще заряжаться, но если вольтаж будет меньше – уже нет.

Особенности видов напряжения

Возникает закономерный вопрос о том, зачем в розетках используется переменный ток, если подавляющее большинство электронной аппаратуры питается постоянным током. Дело в том, что для питания узлов той или иной аппаратуры требуются напряжения разной величины. Процессор компьютера, например, питается 3 В, а мобильный телефон требует для своей зарядки целых 5 В. Усилителю музыкального центра нужно уже около 25 В.

Постоянное напряжение достаточно сложно трансформировать из одной величины в другую, а вот переменное — запросто. Для этого служат, к примеру, трансформаторы. Некоторые важные силовые узлы, такие как двигатели, все же нуждаются в переменном напряжении. Поэтому промышленные генераторы, питающие бытовые розетки, вырабатывают его до общепринятой величины (например, 220 В), а каждый прибор уже на месте получает из него то, что ему требуется.

Разновидности диодных мостов и их маркировка

Диодный мост можно собрать на дискретных диодах

Чтобы соблюсти полярность, надо обратить внимание на маркировку. В некоторых случаях метка в виде рисунка нанесена прямо на корпус полупроводникового прибора

Это характерно для изделий отечественного производства.

Зарубежные (и многие современные российские) приборы маркируются точкой или кольцом. В большинстве случаев так обозначается анод, но гарантии нет. Лучше посмотреть справочник или воспользоваться тестером.

Можно сделать мост из сборки – четыре диода объединены в одном корпусе, а соединение выводов можно выполнить внешними проводниками (например, на печатной плате). Схемы сборок могут быть разнообразными, поэтому для правильного соединения надо смотреть даташиты.

Например, у диодной сборки BAV99S, содержащей 4 диода, но имеющей только 6 выводов, внутри имеется два полумоста, соединенных следующим образом (на корпусе около вывода 1 имеется точка):

Чтобы получить полноценный мост, надо соединить внешними проводниками соответствующие выводы (красным показана трассировка дорожек в случае использования печатного монтажа):

В этом случае переменное напряжение подводится к выводам 3 и 6. Положительный полюс постоянного снимается с вывода 5 или 2, а отрицательный – 4 или 1.

И самый простой вариант – это сборка с готовым мостом внутри. Из отечественных изделий это могут быть КЦ402, КЦ405, существуют мосты-сборки зарубежного производства. Маркировка выводов во многих случаях нанесена прямо на корпус, и задача сводится только к корректному выбору по характеристикам и к безошибочному подключению. Если наружного обозначения выводов нет, придется обратиться к справочнику.

Проверка радиоприбора

Чтобы проверить мост, понадобится взять цифровой прибор и переключить его в режим прозвонки диодов. На мультиметре этот режим соответствует символу диода. К тестеру подключается щуп чёрного цвета в гнездо COM, а красного в V/Ω. Суть проверки заключается в прозвонке переходов. Если за вывод № 1 принять положительный электрод устройства, за № 2 и 3 — входы для переменного сигнала, а за № 4 — отрицательный выход, то тестирование можно выполнить в следующем порядке:

1. Чёрным щупом дотрагиваются до первого вывода, а красным до третьего. На экране тестера должно загореться трёхзначное число, обозначающее сопротивление перехода. При смене полярности на табло должна появиться единица (бесконечность).
2. Красным щупом дотрагиваются до третьего вывода, а чёрным — до четвёртого. Тестер должен показать бесконечность, а при смене полярности должно появиться трёхзначное число.
3. К первой ноге подключается чёрный провод, а ко второй — красный. Прибор должен показать сопротивление перехода, при смене полярности — обрыв.
4. К третьему выводу подключается красный провод, к четвёртому — чёрный. Переход звониться не должен. При смене положения проводов тестер должен показать сопротивление.

Вам это будет интересно Расчет сопротивления контура заземления в частных домах

Если все четыре пункта выполняются, то можно считать, что выпрямитель собран правильно и находится в работоспособном состоянии. При этом таким способом можно проверить любой полупроводниковый мост.