Diodi in un raddrizzatore dell'alternatore: 7 fatti importanti da sapere

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I diodi in un raddrizzatore dell'alternatore convertono la CA (corrente alternata) prodotta dall'alternatore in CC (corrente continua) per la ricarica della batteria e gli impianti elettrici del veicolo. Un tipico alternatore contiene sei diodi, disposti a coppie all'interno del gruppo raddrizzatore, per gestire le metà positiva e negativa del ciclo CA. Ogni diodo deve resistere a temperature elevate (fino a 150°C) e correnti (fino a 100 A), con una caduta di tensione diretta di circa 0.7 V per i diodi al silicio, garantendo un'efficiente conversione dell'energia.

Sfide, risoluzione dei problemi e soluzioni

La sfidaTroubleshootingSoluzione
Guasto del diodo che causa problemi di ricaricaTestare ciascun diodo con un multimetro in modalità test diodiSostituire il gruppo raddrizzatore o i singoli diodi se mostrano letture aperte o in corto
Surriscaldamento del gruppo raddrizzatoreControllare il corretto raffreddamento e i segni di bruciatureGarantire un flusso d'aria adeguato; sostituire il raddrizzatore se sono evidenti danni da surriscaldamento
Malfunzionamenti dell'impianto elettricoVerificare la presenza di un'eccessiva ondulazione di tensione in uscita dall'alternatoreTestare l'uscita dell'alternatore con un oscilloscopio; sostituire il gruppo raddrizzatore se l'ondulazione è elevata
Verificare la presenza di un'eccessiva ondulazione di tensione in uscita dall'alternatoreEffettuare la diagnosi con il test della caduta di tensione sui diodiSostituire il gruppo raddrizzatore se la caduta di tensione non è corretta, indicando un guasto del diodo
Usura prematura dei diodiInvestigare la causa del carico eccessivo o del caloreControllare il sistema di raffreddamento dell'alternatore e il carico elettrico; ridurre il carico o migliorare il raffreddamento, se necessario

In che modo i diodi rettificano l'uscita CA in CC in un alternatore?

L'alternatore dell'impianto elettrico del tuo veicolo converte l'energia meccanica in energia elettrica. Genera un Tensione CA. che viene convertito in CC per caricare la batteria e alimentare gli accessori del veicolo. Questa conversione da CA a CC avviene attraverso un componente chiamato ponte raddrizzatore, che contiene più diodi a semiconduttore.

Qual è il principio di funzionamento di base di un diodo?

A diodo agisce come una valvola unidirezionale per la corrente elettrica e consente alla corrente di fluire solo in una direzione. Ha due terminali: un anodo e un catodo.

Diodi in un raddrizzatore dell'alternatore

Crediti immagine: Generatore, generatore per auto, carica by 226292 è concesso in licenza (CC 0 1.0)

  • La corrente può fluire dall'anodo al catodo ma viene bloccata nella direzione opposta. Quindi un diodo “rettifica” la corrente alternata in una corrente continua pulsante.
  • Questa proprietà di rettifica deriva dalla giunzione pn nella sua struttura a semiconduttore. Le variazioni di tensione e il campo elettrico risultante fanno sì che la giunzione si alterni tra polarizzazione diretta e polarizzazione inversa.
  • La conduzione avviene solo durante la polarizzazione diretta quando la corrente scorre facilmente attraverso la giunzione dall'anodo al catodo. Non si verifica alcuna conduzione durante la polarizzazione inversa a causa della regione di svuotamento espansa.

Perché l'alternatore produce tensione CA anziché CC?

  • L'alternatore funziona secondo il principio dell'induzione elettromagnetica in cui i magneti che passano inducono tensioni negli avvolgimenti.
  • Il suo rotore ha espansioni polari che ruotano vicino a bobine di statore a filo avvolto stazionarie. Questo campo magnetico variabile taglia le bobine.
  • Secondo la legge di Faraday, il campo magnetico alternato induce tensioni fluttuanti con inversioni di polarità. Quindi genera tensioni alternate con cicli sia positivi che negativi.

In che modo i diodi convertono l'uscita CA in CC nel ponte raddrizzatore?

  • Il raddrizzatore a ponte contiene sei diodi collegati in una configurazione specifica con 3 diodi su ciascuna gamba.
  • In ciascun ramo, i catodi di due diodi si collegano e l'anodo si unisce all'altro ramo sul terminale di uscita.
  • Durante un semiciclo, la corrente scorre attraverso due diodi. Nel mezzo ciclo successivo, la corrente scorre attraverso gli altri due, invertendo la direzione in sincronia con i cambiamenti di polarità della forma d'onda CA.
  • Nel ciclo positivo, D1 e D2 conducono per consentire il flusso di corrente al terminale di uscita positivo. D4 e D3 sono polarizzati inversamente e bloccano il flusso di corrente nel ciclo negativo.
  • Questo modello di alternanza tra coppie consente solo impulsi di corrente unidirezionali in uscita, convertendo efficacemente la tensione CA in un'onda CC pulsante.

In che modo il condensatore filtra la corrente continua pulsante?

Un condensatore aggiuntivo collegato in parallelo all'uscita attenua la corrente continua pulsante filtrando le increspature:

  • Il condensatore si carica fino alla tensione di picco attraverso i diodi durante ciascun ciclo CA. Non si scarica completamente durante i cicli non conduttivi a causa della sua grande capacità.
  • Questo lo carica al livello di tensione di picco della forma d'onda di ingresso, risultando in una tensione CC costante e uniforme ai suoi capi invece di una CC pulsante.

Utilizzando questo processo di rettifica e filtraggio, i diodi nell'alternatore convertono la corrente alternata in corrente continua costante per caricare la batteria e alimentare gli accessori del veicolo.

Cosa succede se uno o più diodi diventano difettosi?

  • Se un diodo si guasta in cortocircuito, la corrente alternata scorrerà direttamente attraverso quel diodo in entrambe le direzioni senza rettifica. Ciò ignorerà la funzione raddrizzatore e la tensione CA apparirà in uscita.
  • Un diodo aperto impedisce alla sua coppia di condurre durante il ciclo di conduzione previsto. Ciò provoca una tensione di ondulazione molto elevata con ampiezze minori, insufficienti per una corretta ricarica.
  • Testare i diodi e sostituire quelli difettosi è necessario per mantenere un'adeguata potenza dall'alternatore all'impianto elettrico.

Utilizzando i multimetri, testare le tensioni di polarizzazione diretta dei diodi può convalidarne lo stato prima di sostituire l'intero set di raddrizzatori. Anche un corretto dissipamento del calore è vitale per l'affidabilità a causa del calore derivante dalla dissipazione di potenza durante i cicli di conduzione. Con un buon raddrizzamento a diodi all'interno dell'alternatore, è possibile convertire in modo affidabile la CA generata internamente in un'uscita CC utilizzabile.