KWALIFIKACJA ELM5 - PAŹDZIERNIK 2016

PYTANIE NR 25.
Analizując podane przebiegi układu prostownika dwupołówkowego, można dojść do wniosku, że uszkodzony (przerwa) został element o symbolu
Ilustracja przedstawia schemat układu prostownika dwupołówkowego oraz wykresy przebiegów napięcia i prądu.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przerwa jednej z diod w prostowniku dwupołówkowym powoduje, że przewodzenie zachodzi tylko w co drugiej połówce, a na wyjściu pojawiają się charakterystyczne "luki" w przebiegu i większe tętnienia.
Na podstawie pokazanych przebiegów wnioskuje się, że uszkodzenie dotyczy gałęzi odpowiadającej diodom D1 lub D3.

Pełne wyjaśnienie:

W prostowniku dwupołówkowym (mostkowym) podczas każdej połówki napięcia wejściowego prąd obciążenia płynie przez dwie diody: w jednej połówce przewodzi jedna para przekątna mostka, a w drugiej połówce przewodzi druga para. Dzięki temu na wyjściu otrzymuje się przebieg o tej samej polaryzacji w obu połówkach (z tętnieniami zależnymi m.in. od obciążenia i filtracji).

Jeżeli wystąpi przerwa (uszkodzenie typu "open") jednej z diod, to w połówce, w której ta dioda powinna przewodzić, obwód prądu zostaje przerwany. Skutkiem jest typowy objaw widoczny na przebiegach: zanik przewodzenia w co drugiej połówce (lub wyraźne "ubywanie" fragmentów przebiegu wyjściowego), a także wzrost tętnień i często spadek wartości średniej napięcia/prądu na obciążeniu.

Odpowiedź "D1 lub D3" jest zgodna z wnioskowaniem z przebiegów: wskazuje na uszkodzenie jednej z diod należących do tej samej gałęzi przewodzenia dla danej połówki. W praktyce, bez dodatkowych pomiarów (np. testu diody miernikiem lub obserwacji prądów w gałęziach) przebiegi często pozwalają zawęzić uszkodzenie do pary elementów pełniących analogiczną rolę w przeciwległych połówkach.

Pozostałe odpowiedzi są niepoprawne, ponieważ:

  • "DS" nie odpowiada typowemu oznaczeniu elementu mostka w tym kontekście i nie wyjaśnia objawu zaniku przewodzenia jednej połówki.
  • "R" (rezystor) przy przerwie obciążenia dawałby inny efekt: brak prądu obciążenia i inny kształt napięcia wyjściowego, zależny od punktu pomiaru, a nie selektywny zanik co drugiej połówki typowy dla przerwy diody.
  • "D2 lub D4" wskazuje na przeciwną przekątną; nie pasuje do pokazanych zależności czasowych między przebiegami wejścia/wyjścia, które przypisują brak przewodzenia do gałęzi związanej z D1/D3.

Wskazówka egzaminacyjna: analizując przebiegi, najpierw ustal, w której połówce (dodatniej czy ujemnej na wejściu) zanika przewodzenie na wyjściu, a dopiero potem przypisz tę połówkę do pary diod, która powinna wtedy przewodzić.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):

Prostownik dwupołówkowy wykorzystuje obie połówki sinusoidy wejściowej, dzięki czemu na wyjściu częściej pojawiają się "garby" napięcia i łatwiej je wygładzić filtrem.

Jednopołówkowy prostuje tylko jedną połówkę, co daje większe tętnienia i zwykle niższe napięcie średnie.

Przerwa diody często powoduje zanik przewodzenia w jednej z połówek pracy mostka, więc na wyjściu widać brak co drugiego "impulsu" lub wyraźne spłaszczenia fragmentów przebiegu.

Skutkiem bywa większe tętnienie i spadek wartości średniej na obciążeniu.

W typowym mostku prąd obciążenia musi mieć zamkniętą drogę od jednego zacisku źródła do drugiego, zachowując stałą polaryzację na obciążeniu.

To wymusza przepływ przez dwie diody: jedna "wpuszcza" prąd do obciążenia, druga zapewnia powrót do źródła.

Przerwa zwykle daje "braki" przewodzenia (zanik fragmentów przebiegu wyjściowego) i spadek napięcia/prądu.

Zwarcie częściej prowadzi do nienormalnie dużych prądów, spadku napięcia na transformatorze i zniekształceń innego typu; często objawy są groźniejsze i szybciej pojawia się przegrzewanie.

Najprościej użyć funkcji testu diody: w kierunku przewodzenia powinna być widoczna typowa wartość spadku, a w kierunku zaporowym brak przewodzenia.

Przy przerwie dioda nie przewodzi w żadnym kierunku. Dla wiarygodności warto odłączyć element od układu (lub przynajmniej jedną końcówkę).

Gdy pytanie mówi o "podanych przebiegach", kluczowe jest dopasowanie kształtu sygnału do zjawiska: prostowanie, filtracja, ograniczanie, uszkodzenie elementu.

Schemat pomaga, ale to przebieg pokazuje skutek w czasie. Warto szukać: braków połówek, zmian amplitudy i wzrostu tętnień.

Tętnienia to składowa zmienna pozostająca po prostowaniu, widoczna jako "falowanie" napięcia stałego.

Zależą m.in. od typu prostownika, częstotliwości sieci, obciążenia oraz zastosowanego filtru (np. kondensatora). Uszkodzenia diod mogą je wyraźnie zwiększać.

Częsty błąd to przypisywanie braków w przebiegu do rezystora albo kondensatora bez sprawdzenia, czy zanik dotyczy dokładnie jednej połówki pracy.

Inny błąd to mylenie par przewodzących diod (przekątnych mostka). Pomaga metoda: najpierw ustal połówkę wejścia, potem dobierz odpowiadającą jej parę diod.

Na przebieg wpływa obciążenie (rezystancja, pobór prądu) oraz filtr wygładzający (np. kondensator), a także rezystancja uzwojeń transformatora.

Przy dużym obciążeniu amplituda może spadać, a tętnienia rosnąć. Dlatego na egzaminie trzeba oceniać, czy objaw pasuje do przerwy diody, czy raczej do problemu z filtrem/obciążeniem.

Czasem przebiegi pozwalają jednoznacznie wskazać element, ale często dają wynik w postaci "jedna z dwóch diod" pełniących analogiczną rolę w gałęzi przewodzenia.

Aby rozstrzygnąć, która dokładnie dioda jest uszkodzona, potrzebne są dodatkowe pomiary: test diod, pomiar spadków napięć lub porównanie prądów w gałęziach.

info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 58% zdających egzamin. średnie

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics" (3rd Edition), rozdziały o diodach i prostownikach (bridge rectifier) — źródło ogólne z elektroniki analogowej
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits" (wydania akademickie), część dotycząca diod i prostowników — teoria działania i typowe uszkodzenia

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw elektroniki: prostowniki i filtry wygładzające
  • Noty katalogowe diod prostowniczych (charakterystyki, typowe uszkodzenia)
  • Ćwiczenia laboratoryjne z oscyloskopem: obserwacja przebiegów po prostowaniu

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego