Diodes dans un redresseur d'alternateur : 7 faits importants à savoir

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Les diodes d'un redresseur d'alternateur convertissent le courant alternatif (courant alternatif) produit par l'alternateur en courant continu (courant continu) pour le chargement de la batterie et les systèmes électriques du véhicule. Un alternateur typique contient six diodes, disposées par paires dans l'ensemble redresseur, pour gérer les moitiés positives et négatives du cycle CA. Chaque diode doit résister à des températures élevées (jusqu'à 150°C) et à des courants (jusqu'à 100 A), avec une chute de tension directe d'environ 0.7 V pour les diodes au silicium, garantissant une conversion d'énergie efficace.

Défis, dépannage et solutions

DéfiDépannageSolution
Défaillance de la diode provoquant des problèmes de chargeTestez chaque diode avec un multimètre en mode test de diodeRemplacez l'ensemble redresseur ou les diodes individuelles si elles affichent des lectures ouvertes ou en court-circuit.
Surchauffe de l'ensemble redresseurInspecter le refroidissement adéquat et les signes de marques de brûlureAssurer une circulation d’air adéquate ; Remplacez le redresseur si des dommages dus à la surchauffe sont évidents.
Dysfonctionnements du système électriqueVérifiez la tension d'ondulation excessive de la sortie de l'alternateur.Tester la sortie de l'alternateur avec un oscilloscope ; remplacer l'ensemble redresseur si l'ondulation est élevée
Vérifiez la tension d'ondulation excessive en sortie de l'alternateur.Diagnostiquer avec un test de chute de tension aux bornes des diodesRemplacez l'ensemble redresseur si la chute de tension est incorrecte, indiquant une défaillance de la diode.
Usure prématurée des diodesRechercher la cause d’une charge ou d’une chaleur excessiveVérifier le système de refroidissement de l'alternateur et la charge électrique ; réduire la charge ou améliorer le refroidissement si nécessaire

Comment les diodes redressent-elles la sortie CA en CC dans un alternateur ?

L'alternateur du système électrique de votre véhicule convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Il génère un Tension alternative qui est converti en courant continu pour charger la batterie et alimenter les accessoires du véhicule. Cette conversion du courant alternatif en courant continu s'effectue via un composant appelé pont redresseur, qui contient plusieurs diodes semi-conductrices.

Quel est le principe de fonctionnement de base d’une diode ?

A diode agit comme une valve unidirectionnelle pour le courant électrique et ne permet au courant de circuler que dans une seule direction. Il possède deux bornes : une anode et une cathode.

Diodes dans un redresseur d'alternateur

Générique de l'illustration: Générateur, Générateur De Voiture, Charge by 226292 est licencié sous (CC 0 1.0)

  • Le courant peut circuler de l’anode à la cathode mais est bloqué dans le sens inverse. Ainsi, une diode « redresse » le courant alternatif en courant continu pulsé.
  • Cette propriété de rectification provient de la jonction pn dans sa structure semi-conductrice. Les variations de tension et le champ électrique résultant font que la jonction alterne entre une polarisation directe et une polarisation inverse.
  • La conduction se produit uniquement pendant la polarisation directe lorsque le courant circule facilement à travers la jonction de l'anode à la cathode. Aucune conduction ne se produit pendant la polarisation inverse en raison de la région d'appauvrissement élargie.

Pourquoi l'alternateur produit-il une tension alternative au lieu d'une tension continue ?

  • L'alternateur fonctionne sur le principe de l'induction électromagnétique où les aimants qui passent induisent des tensions dans les enroulements.
  • Son rotor comporte des pièces polaires qui tournent à proximité de bobines de stator stationnaires bobinées. Ce champ magnétique changeant coupe les bobines.
  • Selon la loi de Faraday, le champ magnétique alternatif induit des tensions fluctuantes avec inversions de polarité. Il génère donc des tensions alternatives avec des cycles positifs et négatifs.

Comment les diodes convertissent-elles la sortie CA en CC dans le pont redresseur ?

  • Le pont redresseur contient six diodes connectées dans une configuration spécifique avec 3 diodes dans chaque branche.
  • Dans chaque branche, les cathodes de deux diodes se connectent et l'anode se joint à l'une depuis l'autre branche au niveau de la borne de sortie.
  • Pendant un demi-cycle, le courant traverse deux diodes. Au cours du demi-cycle suivant, le courant traverse les deux autres, inversant la direction en synchronisation avec les changements de polarité de la forme d'onde CA.
  • Dans le cycle positif, D1 et D2 conduisent pour permettre au courant de circuler vers la borne de sortie positive. D4 et D3 sont polarisés en inverse et bloquent le flux de courant dans le cycle négatif.
  • Ce modèle alternant entre les paires autorise uniquement des impulsions de courant unidirectionnelles à la sortie, convertissant efficacement la tension alternative en onde continue pulsée.

Comment le condensateur filtre-t-il le courant continu pulsé ?

Un condensateur supplémentaire connecté en parallèle à la sortie lisse le courant continu pulsé en filtrant les ondulations :

  • Le condensateur se charge jusqu'à la tension maximale via des diodes pendant chaque cycle CA. Il ne se décharge pas complètement pendant les cycles non conducteurs en raison de sa grande capacité.
  • Cela le charge au niveau de tension de crête de la forme d'onde d'entrée, ce qui entraîne une tension continue constante et lisse à ses bornes au lieu d'un courant continu pulsé.

Grâce à ce processus de rectification et de filtrage, les diodes de l'alternateur convertissent le courant alternatif en courant continu constant pour charger la batterie et alimenter les accessoires du véhicule.

Que se passe-t-il si une ou plusieurs diodes deviennent défectueuses ?

  • Si une diode tombe en court-circuit, le courant alternatif circulera directement à travers cette diode dans les deux sens sans rectification. Cela contournera la fonction redresseur et une tension alternative apparaîtra à la sortie.
  • Une diode ouverte empêche sa paire de conduire pendant son cycle de conduction prévu. Cela provoque une tension d'ondulation très élevée avec des amplitudes plus petites, insuffisantes pour une charge correcte.
  • Il est nécessaire de tester les diodes et de remplacer celles qui sont défectueuses pour maintenir une sortie adéquate de l'alternateur vers le système électrique.

À l'aide de multimètres, tester les tensions de polarisation directe des diodes peut valider leur état avant de remplacer l'ensemble du redresseur. Une bonne dissipation thermique est également vitale pour la fiabilité en raison de la chaleur provenant de la dissipation de puissance pendant les cycles de conduction. Avec un bon redressement par diode en place dans l'alternateur, il peut convertir de manière fiable le courant alternatif généré en interne en sortie CC utilisable.