Диоды для диодного моста генератора

Предыстория: Мой генератор на 140 ампер еще давненько начал выть нечеловеческим голосом, я его снял и отдал на диагностику. Приговорили к замене диодный мост. В итоге генератор был отложен в тумбочку.
Недавно вышел из строя мой старый генератор на 80 ампер, да еще и аккум с собой прихватил…
В общем я решился на ремонт диодного моста своими силами, так как новый стоит более 10к рублей, а автоэлектрик не знал где ему купить диоды на 50 ампер.

Диоды в автотазовских магазинах не найти, они максимум на 30-35 ампер, а у меня задача стояла найти диоды на 50 ампер. В итоге полазив по интернет-каталогу CARGO подобрал нужные. Номерки публикую.

Диод Cargo 50А — 138634 — 6 шт.
Диод Cargo 50А — 138635 — 6 шт.

Для генератора 140 ампер необходимо 12 диодов — 6+6, для генератора на 80 ампер всего 6 — 3+3.

Так же нам понадобится инструмент, паяльник минимум на 50 ватт со всеми причиндалами.
Краска. Я выбрал термостойкую кремнийорганическую. Наносил кистью, так слой толще.
Ну и не сильно пахнущие руки))

Основные этапы:
— Демонтируем диодный мост
— Удаляем старые диоды
— Половиним диодный мост
— Устанавливаем диоды (аккуратно через деревянную проставку забиваем в корпус)
— Собираем мост, припаиваем контакты
— Красим краской тщательно в несколько слоев
— Ставим мост на место

На одной половинке моста располагаются диоды одного типа, на другой половинке — другого типа (разная полярность). Имея самый обычный мультиметр будет не сложно понять где какие стоят.

Сразу оговорюсь, это не совсем про ВАЗы. Но, надеюсь, будет любопытно достопочтенной публике

1. "Первый", блин, в коме. Как я писал ранее, "в прошлой жизни" на нуль-одиннадцатой, мною был установлен генератор на 95А от Ауди-100 "селёдки" с эл-нагнетателем (ни разу живьём его повидать так и не удалось, было бы любопытно). Видимо, эти машины комплектовались более мощным генератором
www.drive2.ru/b/2031288/

юзал я этого Геннадия, наслаждался жизнью, и бед не знал. Пока однажды, во время экстремального лазания по г@внам не рас@#ячил его ж@пу об острый камень. Пострадал щёточный узел, и выпрямитель. Жалко было до соплей. Вариантов выхода из ситуации было несколько: искать другой такой или похожий, поставить ТАЗогенератор, или сделать самопальный выпрямитель

как понятно, я выбрал последнее. Заранее прошу пардону, хороших фоток не сохранилось. Остались только пару фоток, где он просто попал в кадр

Т.к. генератор на 95А, а ещё в СССР меня преподы учили, что юзают компоненты на >60% предельных параметров, либо недоумки, либо жадные барыги загнивающего капитализьма, то диоды были выбраны следующие: диоды с барьером Шоттки КД2998, они на 30А, попарно (т.е. 12штук)

взял 2 шт радиатора от советских электронных конструкторов "усил 25Вт", поставил их через распорки рёбрами внутрь, так, чтобы в торец встал вентилятор 80х80мм. Диоды смонтировал через изолирующие теплопроводящие слюдяные проставки. Тут же смонтировал вспомогательный выпрямитель "собственных нужд" в виде 3шт КД213. Такие диоды (не Шоттки) взял специально, чтобы прямое напряжение было повыше, а выпрямленное — пониже. Чтобы поднялось выходное напряжение на батарейке.

Отдельно пару слов скажу за вентилятор. Для подобных целей пригодны только вентиляторы с 2мя подшипниками (2 ball bearing). Про гидродинамические подшипники, плавающие втулки, и прочие высеры маркетолухов и продаванов не слушать, покупать только 2-подшипниковые. Любые другие мрут стремительно.

В результате применения диодов с барьером Шоттки, при токе 95А, потери в выпрямителе снижены с 142 до 47Вт. В реальности, это означает то, что даже с максимальной нагрузкой, радиаторы еле-тёплые

за время эксплуатации этого диодного моста, однажды, после запуска двигателя и зарядки высаженной вхлам батарейки 190АЧ, генератор смог сжечь шунт 100А/75мВ. Толщину шунта представляете себе? на последней фотке он справа. Выпрямитель не пострадал.

2. Намного позже, американец FORD TAURUS 1го поколения (да, да, именно такой, на котором рассекал Робокоп). Генератор на 130А. Сдох выпрямитель. По причине кривых рук конструкторов. Посмотрите на фото: диоды, что в голубенькой пластинке, разве могут нормально охладиться?

найти в продаже эту деталь мне не удалось. Покупать б/у генератор я не хотел: там будет точно такая же мина замедленного действия. Принял решение ваять самопальный выпрямитель.

да, у этого генератора применён 4-фазный диодный мост с парой диодов в цепи нейтрали.

Диодов КД2998 у меня не нашлось. Решил ваять из сдвоенных сборок диодов Шоттки в корпусе ТО-247, которые я надёргал из комповых БП. Как и в первом случае, я использовал по 2шт диодных сборки в качестве каждого диода моста, только в цепи нейтрали взял по 1шт сборке.

аналогично, была устроена "тепловая труба" в виде 2шо радиаторов от компа на сокет 478, в них была нарезана резьба М3, и через изолирующие теплопроводящие прокладки были прикручены сборки диодов. Сбори я подобрал попарно по прямому напряжению.

Тут же смонтировал вспомогательный выпрямитель, и регулятор напряжения

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

В большинстве случаев горит диодный мост при проникновении влаги.

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.

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.

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.

Вынос диодного мостика генератора

Частый ремонт узла выпрямителя неизбежен при экстремальной эксплуатации внедорожника – преодоление рек, «грязевые ванны» авто на рыбалке и охоте. Поэтому данная категория автовладельцев решает проблему кардинально, вынося выпрямитель заодно с реле регулятором напряжения в отдельный узел, повыше под капотом.

Например, на нижнем фото показан диодный мост автомобильного генератора внутри корпуса фильтра воздушного.

Основными нюансами тюнинга в данном случае являются:

• корпус фильтра предохраняет электронику от влаги;
• полностью решена проблема охлаждения;
• повышена ремонтопригодность узла, не нужно разбирать генератор;
• усилены клеммы, использован провод большего сечения;
• термоусадочный материал не подвергался высокотемпературной обработке, поэтому жгут внутри него сохранил мягкость;
• использован мост на 8 диодах 90 А.

При необходимости выносной узел можно смонтировать внутри салона, например, за пассажирским сиденьем.

Таким образом, выпрямитель генератора влияет на работоспособность АКБ и потребителей бортовой системы. При возникновении посторонних звуков из электродвигателей приборов, загоревшейся лампы зарядки аккумулятора необходимо произвести диагностику каждого реле мостика, отремонтировать или заменить узел выпрямителя полностью.