Устройство выпрямителя. Потребители электрической энергии.

Устройство выпрямителя. Потребители электрической энергии.

Назначение выпрямителя

Поскольку генераторы переменного тока более прогрессивны, компактны и ремонтопригодны в сравнении с модификациями тока постоянного, в конструкцию по умолчанию добавлен диодный мост генератора для преобразования переменного тока в постоянный.

Рис. 2 Схема подключения блока диодов

Другими словами – без узла выпрямителя электричество будет вырабатываться обмотками генератора, но станет непригодным для бортовой сети и аккумулятора. Лампы фар, обмотки компрессора кондиционера и электрические цепи прочих потребителей перегорят, а двигатель не сможет завестись.

Конструкция выпрямителя

В прямом смысле выпрямитель не в состоянии «выпрямить» переменное напряжение. Название этот узел получил из-за принципа действия входящих в него диодов:

• переменный ток периодически меняет направление движения в цепи;

• диоды пропускают его лишь в одном направлении, отсекают токи обратной полярности;

• чтобы в сети скачки напряжения были незаметны для запитанного потребителя, 3 диода установлены в одном направлении, оставшиеся 3 – в другом.

Рис. 3 Принцип работы выпрямителя генератора

В настоящее время классическую конструкцию имеют мощные диоды, маломощные полупроводниковые приборы этого типа выполнены в виде кремниевого перехода на плате. Однако для отведения от корпуса или кремниевого перехода высоких температур, и те, и другие модификации либо вмуровываются в пластину теплоотвода, либо оснащаются собственными радиаторами в индивидуальном порядке.

Рис. 4 Силовые 1 и дополнительные 2 диоды собраны на теплоотводящей подкове

При пробое кремниевого перехода или полноценного диода в корпусе требуется замена диодного моста генератора или отдельных полупроводников, входящих в его состав.

Основной мост диодный

На нижнем рисунке представлены синусоиды и направление движения тока в генераторе и диодном мостике.

Рис. 5 Направление напряжения в графике переменного тока и схеме выпрямителя

Положительным значением условно принято напряжение, направленное к 0 точке обмотки статора. После выпрямителя ток в нагрузке потребителей протекает только в положительном направлении, то есть от «+» генератора к ее массе «–».

Поэтому в диодном мосту силовом (основном) использованы крупногабаритные 25 – 30 А диоды, мощность которых можно повысить дополнительно за счет дополнительного плеча выпрямителя, рассматриваемого ниже.

В отличие от прочих узлов «электростанции авто», визуальный осмотр не позволяет выявить, какие имеются неисправности диодного моста генератора. Для выпрямителя необходима только аппаратная диагностика мультиметром.

Рис. 6 Диоды основные

Находятся диоды на теплоотводящей пластине в форме подковы под задней крышкой генератора. На выносных выпрямителях диодный мост расположен вблизи генератора, вместо пластин классической конфигурации может использоваться обычная плата. На корпус каждого диода в этом случае надевается ребристый радиатор.

Дополнительные диоды

Основная сложность конструкции автомобильного генератора заключается в том, что обмотка возбуждения его якоря так же является потребителем постоянного напряжения. Для этой катушки используется собственный диодный мост генератора:

• 3 дополнительных диода отсекают ток АКБ в момент, когда двигатель не работает;

• отрицательные диоды взяты из основного (силового) мостика генератора.

Рис. 7 Диоды дополнительные

Вместо мощных полупроводниковых приборов использованы малогабаритные 2 А диоды.

Потребители электрической энергии

Аккумулятор начинает разряжаться уже со стартом двигателя: 0,5-1 Аh своей емкости он теряет при каждом запуске (ток холодной прокрутки, потребляемый стартером 450А и выше). Разряжается, питая электроприборы до того момента, пока автомобиль не наберет определенную скорость. Затем нагрузку берет на себя генератор и АКБ переходит в режим заряда. При обычных условиях эксплуатации в режиме "город-трасса" аккумуляторная батарея сначала отдает энергию, затем компенсирует потери, зарядившись от генератора.

В современных автомобилях много электроники, облегчающей процесс управления автомобилем. Но существуют режимы эксплуатации ТС, при которых такое количество электроприборов добавляет забот об аккумуляторе владельцу авто.

Различные модели генераторов в легковых авто различаются по мощности и могут выдавать ток от 80А до 150А (в зависимости от модели) при напряжении 14 В при 2500-3000 об/мин двигателя. Но при холостых оборотах двигателя или близких к ним, генератор выдает всего 40-50 % своей мощности. Это означает, что при передвижении в пробках или с небольшой скоростью (к примеру, поездки по городу в зимних условиях), электрооборудование автомобиля запитано большей частью от аккумулятора, а не от генератора. Если не подзаряжать аккумулятор дополнительно (стационарным зарядным устройством, либо режимом движения, при котором АКБ заряжается) — он разрядится.

Чтобы разряженный в ноль аккумулятор в дороге не стал неприятной неожиданностью, необходимо учитывать следующие факторы: емкость аккумулятора, мощность генератора, количество используемого одновременно электрооборудования в автомобиле.

В таблице приведены примерные потребляемые токи различного электрооборудования в авто:

Потребитель электроэнергии Ток нагрузки, А
Кондиционер 5 — 15
Звуковой сигнал 10 — 25
Вентилятор кондиционера 5 — 40
Обогрев переднего стекла 12 — 20
Обогрев зеркал заднего вида 3 — 5
Ближний свет 9 — 20
Задние противотуманные фонари 5-15
Круиз — контроль (ACC) 5
Регулятор наклона фар 5
Топливный насос дизеля / бензина 5 — 25
Система обогрева сидения 15 — 40
Обогрев заднего стекла 12 — 20
Печка 14 — 30
Габариты 4 — 7
Дальний свет 10 — 20
Акустика, усилитель 3 — 50
Передние противотуманные фары 7-20

У разряженной батареи характеристики не будут соответствовать заявленным производителем. Также сильные разряды (больше, чем на 50%) навсегда ухудшают общие параметры АКБ.

Контрольные вопросы

1. Какое другое название у выпрямителя?

2. Для чего предназначен выпрямитель?

3. Что будет, если выйдет из строя выпрямитель?

4. Какое напряжение выдает генератор автомобиля?