Диод в генератор

Что следует знать о напряжении бортовой сети своего железного коня?

Чтобы электрооборудование автомобиля работало в нормальном режиме, в бортовой сети авто всегда должно быть номинально установленное напряжение. Его скачки могут привести к возможным замыканиям в электропроводке, что спровоцирует выход из строя тех или иных электронных устройств и оборудования. Какое должно быть напряжение в бортовой сети автомобиля и как его увеличить — читайте ниже.

Какое должно быть нормальное напряжение в бортсети? Напряжение в бортовой сети автомобиля 12 В должно составлять 14.2-14.4 Вольта. Это касается всех транспортных средств, начиная от Запорожцев и заканчивая Гелендвагенами. Такой параметр должен быть при запущенном двигателе под нагрузкой.

Если наблюдается просадка напряжения, вызванная недостаточным зарядом аккумулятора на 12 вольт, то при включении, например, оптики, этот параметр будет ниже 14 вольт. Все потому, что обмотка возбуждения генераторного устройства питается от батареи посредством обратной связи. И если АКБ будет не до конца заряжена, в сети не сможет быть обеспечен оптимальный ток обмотки и нормальная работа генераторного устройства.

Это проявляется при активации наружного освещения и сопровождается общей потерей мощности электроцепи. Освещение может быть тусклым при езде на холостых оборотах, а когда водитель дает газу, свет стабилизируется до нормального. Поэтому диагностика АКБ должна осуществляться не по напряжению при запуске двигателя, а по параметру плотности электролита. Это позволит не допустить разности показаний между электродвижущей силой батареи и ее током.

Отметим, что напряжение бортовой сети автомобиля может изменяться в зависимости от климатических условий региона, в которых эксплуатируется автомобиль. Если авто было пригнано с юга, а вы живете на севере, то незначительное падение данного показателя в электроцепи авто допускается. Если на автомобиле используется частично разряженная батарея, ее необходимо заряжать, иначе весь заряд быстро снизится и АКБ будет неработоспособной. Если на авто используется старая батарея, со временем в ней может начать рассыпаться активная масса из пластин и внутри конструкции может произойти короткое замыкание. А это станет причиной потери емкости, то есть возможности сохранять зарядку аккумулятора.

Бортовое напряжение в сети транспортного средства должно составлять от 14.2 до 14.4 вольт при включенном двигателе и активированных потребителях энергии. Диагностика этого показателя должна осуществляться на клеммах батареи, а не на выводах генераторного устройства.

Почему падает напряжение?

Чтобы знать, как увеличить напряжение в электроцепи авто, необходимо разобраться в причинах:

  1. Неисправность аккумулятора — как показывает практика, это одна из распространенных причин. Чтобы аккумулятор после стоянки смог восполнить свой заряд, на машине необходимо проехать около 20 минут. Но если батарея разряжается по определенным причинам (к примеру, из-за сульфатации пластин или из-за нехватки электролита), то такой метод восполнения заряда не поможет. Необходимо точно выявить причину, по которой батарея не держит заряд и ликвидировать ее — восполнить уровень электролита, а иногда просто зарядить ее. Если поняли, что АКБ уже восстановить нельзя, то лучше заменить.
  2. Генератор. Некорректная работа генератора может привести к неполадкам в работе бортовой сети. Перед тем, как напряжение в проводке повысить, нужно выявить причину неправильной работы генераторного узла.
  3. Утечка тока. Иногда бывает такое, что обрыв в электроцепи приводит к утечке тока. Для ликвидации проблемы необходимо выявить точное место утечки и устранить обрыв.
  4. Использование оборудования, которое не подходит. Если номинал используемых электроприборов не соответствует тому, который установил производитель, это приведет к падению напряжения. Если используете мощные лампы освещения либо множество различных гаджетов, на применение которых аккумулятор не рассчитан, это станет причиной падения напряжения. АКБ будет выдавать необходимый для нормальной работы ламп света или электронных устройств заряд, при этом он не будет успевать восполняться.

Как повысить ?

Падение и слишком низкое напряжение бортовой сети может быть обусловлено разными причинами. Перед тем, как увеличить напряжение в сети с 5 до 12 Вольт, необходимо убедиться в том, что автомобильный генератор функционирует в нормальном режиме. Если проседание энергии обусловлено неправильной работой, то необходимо произвести демонтаж и ремонт устройства, заменив вышедшие из строя механизмы на новые.

Часто данный параметр падает из-за разряженного аккумулятора, тогда возможно, есть смысл его продиагностировать — проверить на наличие трещин, заменить электролит или правильно зарядить. В плане зарядки необходимо учитывать определенные моменты — процедура должна осуществляться с использованием только рабочего зарядного устройства с соблюдением всех правил и нюансов. Подробно эти моменты описаны в статье.

Установка диода в цепь генератора

Если показатель в электроцепи падает, но это не связано с работой генератора или батареи, то своими силами можно осуществить его повышение. Задача заключается в том, чтобы «обмануть» регулятор генератора и заставить его «думать», что в бортовой сети авто еще более низкое напряжение, чем есть на самом деле. Сделав это, генераторное устройство будет восполнять необходимый запас мощности, чтобы выполнить эту задачу, в цепь питания узла необходимо добавить диод. В частности, он должен быть установлен так, как на фото.

Перед тем, как поднять напряжение, которое падает, учтите — важно соблюдать полярность при установке диода. Если полярность будет спутана, ничего не произойдет, но узел не сможет давать нужный заряд. Отметим, что диод должен быть рассчитан на ток не меньше 5 Ампер. Поскольку в процессе работы генераторного узла диод будет нагреваться, оптимальным будет его монтаж на радиаторе.

При выборе диодного элемента необходимо учитывать один нюанс — для германиевых деталей показатель падения напряжения составит около 0.3-0.7 вольт, а для кремниевых — от 0.8 до 1.2 вольт. Это именно то значение, на которое увеличится напряжение в электроцепи. Учитывайте этот момент при выборе, он определит конечный результат. Если напряжение в бортсети падает до 1.2 вольт, а вы будете использовать повышающий диод на 0.3 вольта, то смысла от повышения мощности бортсети будет мало.

При монтаже диодного элемента необходимо сделать так, чтобы провод от него не был установлен внатяг, это будет не совсем удобно. Оптимальным вариантом будет увеличить длину кабеля приблизительно на 2 сантиметра от диода. Так его будет легче вмонтировать в разъем реле напряжения генераторного устройства, а при необходимости демонтажа это будет сделать легче.

Видео «Увеличиваем заряд АКБ на Приоре»

Принцип действия полупроводникового диода

Рис. 1

Название описываемого устройства ясно указывает, что эта конструкция состоит из диодов – полупроводниковых приборов, хорошо проводящих электричество в одном направлении и практически не проводящих его в противоположную сторону. Изображение этого прибора (VD1) на принципиальных схемах приведено на рис. 2в. Когда ток по нему течет в прямом направлении – от анода (слева) к катоду (справа), сопротивление его мало. При изменении направления тока на противоположное сопротивление диода многократно возрастает. В этом случае через него течет мало отличающийся от нуля обратный ток.

Поэтому при подаче на цепочку, содержащую диод, переменного напряжения Uвх (левый график), электричество через нагрузку течет только в течение положительных полупериодов, когда к аноду приложено положительное напряжение. Отрицательные полупериоды «срезаются», и ток в сопротивлении нагрузки в это время практически отсутствует.

Строго говоря, выходное напряжение Uвых (правый график) является не постоянным, хотя и течет в одном направлении, а пульсирующим. Нетрудно понять, что количество его импульсов (пульсаций) за одну секунду равно 50. Это не всегда допустимо, но пульсации можно сгладить, если подсоединить параллельно нагрузке конденсатор, имеющий достаточно большую емкость. Заряжаясь во время импульсов напряжения, в промежутках между ними конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Пульсации сглаживаются, а напряжение становится близким к постоянному.

Изготовленный в соответствии в этой схемой выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используется лишь один полупериод выпрямленного напряжения. Наиболее существенные недостатки такого выпрямителя следующие:

  • повышенная степень пульсаций выпрямленного напряжения;
  • низкий КПД;
  • большой вес трансформатора и его нерациональное использование.

Поэтому применяются такие схемы только для питания устройств малой мощности. Для исправления этой нежелательной ситуации разработаны двухполупериодные выпрямители, которые превращают отрицательные полуволны в положительные. Сделать это можно по-разному, но самый простой способ – использование диодного моста.

Схема диодного моста

Рис. 2

Диодный мост – схема двухполупериодного выпрямления, содержащая 4 диода вместо одного (рис. 2в). В каждом полупериоде два из них открыты и пропускают электричество в прямом направлении, а два других закрыты, и ток через них не течет. Во время положительного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD1, а отрицательное – к катоду VD3. В результате оба этих диода открыты, а VD2 и VD4 – закрыты.

Во время отрицательного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD2, а отрицательное – к катоду VD4. Эти два диода открываются, а открытые во время предыдущего полупериода закрываются. Ток через сопротивление нагрузки течет в том же направлении. В сравнении с однополупериодным выпрямителем количество пульсаций возрастает вдвое. Результат – более высокая степень сглаживания при той же емкости конденсатора фильтра, увеличение КПД используемого в выпрямителе трансформатора.

Диодный мост может быть не только собран из отдельных элементов, но и изготовлен как монолитная конструкция (диодная сборка). Ее легче монтировать, а диоды обычно подобраны по параметрам. Немаловажно и то, что они работают в одинаковых тепловых режимах. Недостаток диодного моста – необходимость замены всей сборки при выходе из строя даже одного диода.

Еще ближе к постоянному будет пульсирующий выпрямленный ток, который позволяет получить трехфазный диодный мост. Его вход подключается к источнику трехфазного переменного тока (генератору или трансформатору), а напряжение на выходе почти не отличается от постоянного, и сгладить его еще проще, чем после двухполупериодного выпрямления.

Выпрямитель на основе диодного моста

Рис. 3

Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста, пригодная для сборки своими руками, изображена на рис. 3а. Выпрямлению подвергается напряжение, снимаемое со вторичной понижающей обмотки трансформатора Т. Для этого нужно подключить диодный мост к трансформатору.

Пульсирующее выпрямленное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С, имеющим достаточно большую емкость – обычно порядка нескольких тысяч мкФ. Резистор R играет роль нагрузки выпрямителя на холостом ходу. В таком режиме конденсатор С заряжается до амплитудного значения, которое в 1,4 (корень из двух) раза выше действующего значения напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора.

С ростом нагрузки выходное напряжение уменьшается. Избавиться от этого недостатка можно, подключив к выходу выпрямителя простейший транзисторный стабилизатор. На принципиальных схемах изображение диодного моста часто упрощают. На рис. 3б показано, как еще может быть изображен соответствующий фрагмент на рис. 3а.

Следует заметить, что, хотя прямое сопротивление диодов невелико, тем не менее, оно отлично от нуля. По этой причине они нагреваются в соответствии с законом Джоуля-Ленца тем сильнее, чем больше величина тока, протекающего по цепи. Для предотвращения перегрева мощные диоды часто устанавливаются на теплоотводах (радиаторах).

Диодный мост – это практически обязательный элемент любого электронного устройства, питающегося от сети, будь то компьютер или выпрямитель для зарядки мобильного телефона.