Наряду с линейными устройствами в электрической цепи можно встретить и нелинейные полупроводниковые элементы, имеющие самый разнообразный функционал в составе электронной схемы. Среди полупроводниковых приборов особое место занимает диодный мост, выполняющий роль преобразователя переменного напряжения в постоянное. Хоть для этих целей с тем же успехом может применяться и обычный диод, но сфера их применения существенно ограничивается рабочими параметрами одного элемента. Решить недостатки единичной детали помогла диодная сборка из нескольких, существенно отличающихся характеристиками и принципом работы.
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.
Технические характеристики
При выборе конкретного диодного моста для замены в выпрямительном блоке или для любой другой схемы важно хорошо ориентироваться в основных технических параметрах.
Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:
- Амплитудное максимальное напряжение обратной полярности – это пороговое значение более которого уже произойдет необратимый процесс и полупроводник выйдет со строя. Обозначается как UАобр в отечественных моделях или Vrpm для зарубежных.
- Среднее обратное напряжение – представляет собой номинальное значение электрической величины, которое может прикладываться в процессе эксплуатации. Имеет обозначение Uобр в отечественных образцах или Vr(rms) для зарубежных диодных мостов.
- Средний выпрямленный ток – обозначает действующую величину электрического тока на выходе диодного моста. На устройствах указывается как Iпр или Io для моделей отечественного или зарубежного производства соответственно.
- Амплитудный выпрямленный ток – это максимальный ток на выходе выпрямителя, определяемый пиком полуволны на кривой, обозначается как Ifsm для пульсирующего тока на положительном и отрицательном выводе.
- Падение напряжения в прямой полярности – определяет потерю напряжения от собственного сопротивления диодного моста. На устройстве обозначается как Vfm.
Читайте также: Нет возбуждения генератора golf
Если вы хотите выбрать модель на замену, допустим в сети 220 В, то главный параметр для диодного моста обратный ток и напряжение. Рабочие характеристики должны значительно превышать номинал сети, к примеру, при напряжении 220 В – диодный мост должен выдерживать около 400 В. По току подойдет и меньший запас, но его также следует предусмотреть.
Преимущества и недостатки
Кроме диодного моста существуют и другие способы преобразования переменного в постоянный ток. В сравнении с однополупериодным, двухполупериодное выпрямление обладает рядом преимуществ:
- И отрицательная, и положительная полуволна синусоиды преобразуются в выходное напряжение, поэтому вся мощность трансформатора используется в наиболее оптимальной степени.
- За счет большей частоты пульсации получаемое от диодного выпрямителя напряжение куда проще сглаживать при помощи фильтров.
- Использование электроэнергии под нагрузкой уменьшает потери мощности на перемагничивание сердечника, возникающее из-за процессов взаимоиндукции в обмотках питающего трансформатора.
- Гармоничное перераспределение кривой электротока и напряжения на выходе – за счет передачи каждого полупериода сразу двумя диодами в мосте, выходной параметр получается куда более равномерным.
К недостаткам диодного моста следует отнести и большее падение напряжения, в сравнении с однополупериодной схемой или выпрямителем с отводом из средней точки. Это обусловлено тем, что ток протекает сразу черед два полупроводниковых элемента и встречает омическое сопротивление от каждого из них. Такой недостаток может оказывать существенное влияние в слаботочных цепях, где доли ампера могут решать значение сигналов, режимы работы агрегатов и т.д. В качестве решения могут применяться диодные мосты с диодами Шотки, у которых падение прямого напряжения относительно ниже.
Еще одним недостатком является сложность определения перегоревшего звена, так как при выходе со строя хотя бы одного диода вся схема будет продолжать работать. Понять, что один из полупроводниковых элементов выпал из цепи можно лишь с помощью измерений, далеко не всегда прибор или схема отреагируют при сбое видимой неисправностью.
Практическое применение
На практике диодный мост имеет довольно широкий спектр применения – это и цифровая техника, блоки питания в персональных компьютерах, ноутбуках, различных устройствах, автомобильных генераторах, питающихся от низкого постоянного напряжения. Помимо этого их можно встретить в системах звуковоспроизведения, измерительной техники, теле- радиовещания, они устанавливаются в ряде различных устройств по всему дому. Для лучшего понимания роли диодного моста в этих приборах мы рассмотрим несколько конкретных схем, в которых он применяется.
Примеры схем с диодным мостом и их описание
Одна из наиболее простых схем с применением диодного моста – это зарядное устройство, применяемое для оборудования, питаемого низким напряжением. Один из таких вариантов рассмотрим на следующем примере
Рис. 5. Схема зарядного устройства
Как видите на рисунке, от понижающего трансформатора Т1 напряжение из переменного 220В преобразуется в переменное на уровне 7 – 9В. После этого пониженное напряжение подается на диодный мост VD, от которого выпрямленное через сглаживающий конденсатор С1 на микросхему КР. От микросхемы выпрямленное напряжение стабилизируется и выдается на клеммы разъема.
Рис. 6. Схема карманного фонаря
На рисунке выше приведен пример схемы карманного фонаря, данная модель подключается к бытовой сети 220В через розетку, что представлено соединением разъема Х1 и Х2. Далее напряжение подается на мост VD, а с него уже на микросхему DA1, которая при наличии входного питания сигнализирует об этом через светодиод HL1. После этого напряжение питания приходит на аккумулятор GB, который заряжается и затем используется в качестве основного источника питания для лампы фонарика.
Пример схемы сварочного агрегата
Здесь представлен пример схемы сварочного агрегата, в котором диодный мост устанавливается сразу после понижающего трансформатора для выпрямления электрического тока. Из-за сложности схемы дальнейшее рассмотрение работы устройства нецелесообразно. Стоит отметить, что существуют и другие устройства с еще более сложным принципом работы – импульсные блоки питания, ШИМ модуляторы, преобразователи и т.д.
Мост диодный: постоянный ток в автомобиле
На современных автомобилях используются трехфазные генераторы переменного тока, однако все автомобильные электроприборы работают от постоянного тока. За выпрямление тока в генераторах отвечает диодный мост — об этом узле, его типах, конструкции и работе, а также о выборе и замене, читайте в статье.
Что такое диодный мост?
Диодный мост — узел электрического генератора транспортного средства; сборка из полупроводниковых выпрямительных диодов, обеспечивающая выпрямление вырабатываемого генератором переменного тока.
В электросистеме автомобилей, тракторов и иных транспортных средств используются, в основном, трехфазные генераторы переменного тока. Такие генераторы просты конструктивно, надежны и эффективны, однако они вырабатывают трехфазный переменный ток, которым невозможно питать установленные на автомобиле электроприборы. Чтобы получить постоянный ток из переменного в генераторах используется диодный мост или выпрямительный модуль.
Читайте также: Кто открыл генератор электрического тока
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.
Мост диодный ВАЗ,ГАЗ,УАЗ с дв.ЗМЗ-405.10,406.10,409.10,40524.10 ЕВРО-3,УМЗ-4219,4213,4216
Мост диодный ВАЗ-2108 Н/О ОРБИТА
Мост диодный ЗИЛ-4331,ПАЗ,ЛАЗ,ГАЗ-66,УРАЛ ОРБИТА
Мост диодный ВАЗ-2110 ОРБИТА
Мост диодный КАМАЗ генераторов 4001.3771-40,53 ЭЛЕКТРОМОДУЛЬ
Мост диодный ГАЗ,КАМАЗ ген. 3212.3771, 3232.3771 ОРБИТА
Мост диодный ВАЗ-2123 ген.9402.3701-01,-04 ОРБИТА
Мост диодный ЗИЛ-4331,ПАЗ с дополнительными диодами ОРБИТА
Мост диодный ВАЗ-2108 ОРБИТА
Мост диодный ГАЗ-3110 генератор 2502.3771 ОРБИТА
Схемотехника и применяемость диодных мостов
Автомобильный генератор и место диодного моста в нем
Типовая схема на 6 диодов
Типовая схема на 8 диодов
В настоящее время находят применение диодные мосты двух основных типов:
- На шести выпрямительных диодах;
- Повышенной мощности на восьми выпрямительных диодах.
Наиболее широко используются модули с шестью диодами. В нем, как нетрудно понять, используется шесть выпрямительных диодов — по два на каждую фазовую обмотку статора. Диоды подключены по мостовой схеме, благодаря чему данная конструкция и получила свое название. Каждые два диода одной обмотки образуют выпрямительное плечо, один диод которого подключен к положительной клемме аккумуляторной батареи, а второй — к «массе» электросистемы. Для удобства диоды, подключенные к клемме «+» АКБ, называют положительными, подключенные к «массе» — отрицательными.
Функционирует диодный мост следующим образом. Во время работы генератора в каждой обмотке статора возникает переменный ток, имеющий синусоидальную форму — часть полуволн являются положительными, другая часть, соответственно, отрицательными. Как известно, диод пропускает ток только в одном направлении, что и используется для выпрямления переменного тока. Через включенные в выпрямительный мост диоды, в зависимости от их расположения, проходят только положительные и только отрицательные полуволны — так на выходе моста образуется пульсирующий ток. За счет сдвига фаз на 120 градусов пульсации тока сглаживаются (полуволны от каждой обмотки статора накладываются друг на друга), поэтому ток на выходе моста можно принять за постоянный.
Диодный мост на шести диодах можно использовать на генераторах с любым подключением обмоток статора — как «звездой», так и «треугольником».
Диодные мосты на восьми диодах устроены чуть сложнее — в них добавляется еще одно выпрямительное плечо из двух диодов. Это плечо подключено к нулевой точке статора, обмотки которого соединены в «звезду». Такое подключение дает прибавку к мощности генератора, которая может достигать 5-15% в зависимости от оборотов двигателя. В генераторах с соединением обмоток в «треугольник» данное подключение невозможно.
Каждый из описанных диодных мостов тоже делится на два типа:
- Только с выпрямительными диодами;
- С дополнительными (вспомогательными) диодами для питания обмотки возбуждения и регулятора напряжения.
В первом случае обмотка возбуждения питается напряжением, снятым с силовых выпрямительных диодов. Во втором случае предусмотрено три дополнительных слаботочных диода, подключенных к обмоткам статора — выпрямленное ими напряжение подается на обмотку возбуждения и регулятор напряжения. Дополнительные диоды обеспечивают более стабильную и эффективную работу генератора. В обоих случаях при пуске двигателя обмотка возбуждения запитывается от аккумуляторной батареи через сигнальную лампу.
Конструкция выпрямительных модулей
Конструктивно диодные мосты выполняются в виде съемного выпрямительного модуля, который монтируется на задней стенке автогенератора. В модуле используются силовые полупроводниковые диоды различных типов и конструкции — все зависит от характеристик генератора. Основу модуля составляют две подковообразные алюминиевые пластины (теплоотводы), между которыми тем или иным способом установлены 6 или 8 силовых диодов и, при наличии, три дополнительных диода. Пластины играют роль общих проводов (шин) для одного ряда силовых диодов («положительных» и «отрицательных»). Здесь же располагаются все электрические разъемы для подключения к обмоткам статора и регулятору напряжения.
Диоды могут иметь различную конструкцию — в виде таблеток, цилиндров с выводами, и т.д. Эти детали зажаты между радиаторами или плотно вставлены в высверленные в радиаторах отверстия. Все электрические соединения выполнено пластинами и проводами большого сечения. Модуль в сборе монтируется на генератор с помощью винтов или иных крепежных деталей.
Зачем в выпрямительном модуле предусмотрены радиаторы? Дело в том, что во время работы генератора через диоды проходят токи в десятки ампер, что приводит к нагреванию этих приборов. При нагреве характеристики диодов изменяются, а при высокой температуре может произойти их тепловой пробой — полупроводниковый прибор полностью теряет своих свойства. Для предотвращения этих последствий диоды установлены на радиаторы, обеспечивающие отвод излишнего тепла.
Как подобрать и заменить диодный мост
Диодный мост обеспечивает питание всей автомобильной электроники и заряд аккумулятора. При неисправности данного узла может наблюдаться пониженное напряжение в бортовой сети, слабый заряд или, напротив, перезаряд АКБ, а иногда и полная неработоспособность электросистемы. Обычно неисправность заключается в пробое одного или сразу нескольких силовых диодов, иногда проблемы доставляют и вспомогательные диоды.
Читайте также: Дизель генератор 5 квт рейтинг
Чтобы найти неисправность, необходимо выполнить проверку моста. Это можно сделать на снятом модуле или без его демонтажа. В первом случае необходимо воспользоваться тестером в режиме прозвонки/проверки диодов или измерения сопротивления. Проверка выполняется так:
- Подсоединить один щуп тестера к теплоотводу, в который установлен диод;
- Подсоединить второй щуп к выводу диода;
- Проверить результат;
- Поменять щупы местами и вновь посмотреть на результат.
В случае, если диод исправен, то при одном положении щупов раздастся звуковой сигнал, а показания омметра будут минимальными (единицы ом), при обратном положении щупов зуммер будет молчать, а омметр будет показывать бесконечное сопротивление. Если же при каждом подключении прибор показывает нулевое сопротивление, то диод пробит, а если бесконечное сопротивление, то в диоде наблюдается обрыв — все это является неисправностью. Для исключения ошибки нужно следить, чтобы теплоотводы не соединялись друг с другом.
Проверка дополнительных диодов осуществляется аналогично.
Если снять генератор нет возможности или желания, то проверить диодный мост можно с помощью простейшего пробника — лампочки с двумя щупами и одного провода с щупами или «крокодилами». Но в этом случае на пробой проверяется не каждый диод, а весь ряд «положительных» и «отрицательных» диодов. Для проверки необходимо демонтировать защитную крышку генератора и отсоединить идущие от него разъемы на регулятор и обмотки статора.
Для проверки «отрицательных» диодов необходимо:
- Клемму «+» АКБ через пробник соединить с винтом крепления выпрямительного модуля;
- Клемму «−» АКБ проводом соединить с корпусом генератора.
Если лампа пробника горит, то один или сразу несколько диодов пробиты, но это может свидетельствовать и о коротком замыкании обмотки статора с массой устройства.
Для проверки «положительных» диодов необходимо:
- Клемму «+» АКБ через пробник соединить с положительным выводом генератора (который подключается к аккумулятору);
- Клемму «−» АКБ проводом соединить с винтом крепления выпрямительного модуля.
Если лампа пробника горит, значит наблюдается пробой одного или нескольких диодов.
При обнаружении неисправности мост следует поменять на новый. В принципе, его можно отремонтировать, однако данная работа слишком сложна для рядового автовладельца, а во многих случаях выполнить замену будет значительно дешевле. На замену следует брать только тот тип диодного моста, что был установлен ранее. Можно использовать мост на больший ток, но на меньший — не допускается. Ремонтные работы следует выполнять в соответствии с инструкцией по ремонту данного конкретного генератора. Обычно замену можно выполнить только на снятом генераторе, для этого нужно снять защитный кожух, отсоединить все разъемы, выкрутить несколько винтов крепления «подковы», и взамен ее поставить новый модуль. Если ремонт выполнен правильно, то генератор будет нормально работать без дополнительных регулировок.
В сфере ремонта и строительства самое широкое применение находит простой в применении и универсальный материал — монтажная пена. Все, что вы хотели узнать о монтажной пене, ее существующих типах, составе и характеристиках, а также о подборе и применении этого материала — рассказано в данной статье.
В авторемонтной практике и на различных предприятиях часто возникает необходимость розлива топлив, масел и других технических жидкостей из бочек и еврокубов в малые емкости — для этого используются бочковые насосы, о существующих типах которых, их устройстве, выборе и применении рассказано в статье.
Монтажные, слесарные, электромонтажные и другие работы сложно представить без простого, но функционального инструмента — пассатижей и плоскогубцев. О том, что такое пассатижи и плоскогубцы, какими они бывают и как устроены, а также о правильном выборе и использовании инструмента — читайте в статье.
Эксплуатация автомобиля летом сопровождается специфическими загрязнениями — битумными и смолистыми пятнами, следами насекомых и другими. Эти загрязнения не удаляются водой при мойке, решить проблему помогают специальные средства — очистители битума и следов насекомых, о которых рассказано в статье.
Длительная езда на автомобиле приводит к утомляемости мышц шеи и наносит вред здоровью позвоночника. Решить эти проблемы помогают подушки на подголовники. О том, что такое подушки на подголовники и зачем они нужны, а также об ассортименте, подборе и применении данных аксессуаров — узнайте из статьи.
Для нарезки наружной резьбы с помощью круглых и прямоугольных плашек необходимо использовать специальное приспособление — плашкодержатель или вороток для плашек. Все о воротках, их существующих типах, конструкции и характеристиках, а также о выборе и применении этих приспособлений — читайте в статье.
Резьбовой крепеж прост и надежен, однако повреждение болта или шпильки может привести к невозможности его извлечения и замены. Эта проблема решается с помощью специального инструмента — набора экстракторов. Об этих приспособлениях, их типах, конструкции, выборе и применении читайте в данной статье.
- Свежие записи
- Как я ремонтировала свой автомобиль
- Автомобильные зеркала
- Ностальгия по «бугатти»
- Тест драйв. OPEL MOKKA – лучший полноприводный кроссовер в своем классе
- McFarlan — от рассвета до заката
источники:https://dmsht.ru/diodnyy-most-generatora-opisanie