KWALIFIKACJA ELM3 - CZERWIEC 2010

PYTANIE NR 20.
Dołączenie kondensatora (równolegle do obciążenia) do wyjścia jednofazowego prostownika pracującego w układzie mostka Graetza spowoduje w napięciu wyjściowym
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Kondensator dołączony równolegle do obciążenia na wyjściu mostka Graetza ładuje się do wartości szczytowej i rozładowuje między kolejnymi szczytami. Dzięki temu "podtrzymuje" napięcie i ogranicza jego wahania w czasie, czyli zmniejsza tętnienia napięcia wyjściowego.

Pełne wyjaśnienie:

Wyjście jednofazowego prostownika w układzie mostka Graetza daje napięcie wyprostowane dwupołówkowo, ale nadal pulsujące (z wyraźną składową zmienną nałożoną na składową stałą). To pulsowanie nazywa się tętnieniami.

Gdy do wyjścia (równolegle do obciążenia) dołączymy kondensator filtrujący, zachowuje się on jak magazyn energii:

  • podczas wzrostu napięcia po prostowaniu kondensator ładuje się do wartości bliskiej szczytowej,
  • gdy napięcie prostownika zaczyna spadać, kondensator rozładowuje się przez obciążenie, podtrzymując napięcie na zaciskach.

W efekcie spadki napięcia pomiędzy kolejnymi maksimami są mniejsze, a przebieg staje się bardziej "płaski". To oznacza zmniejszenie tętnień (mniejszą amplitudę składowej zmiennej na wyjściu).

Odpowiedzi o "zmianie przebiegu jednopulsowego na dwupulsowy" lub odwrotnie są błędne, bo liczba pulsów wynika z topologii prostownika (połówkowy vs mostkowy), a nie z obecności kondensatora. Kondensator nie zmienia sposobu prostowania, tylko filtruje już wyprostowane napięcie.

Stwierdzenie o "zmniejszeniu składowej stałej" także jest nietrafne w typowym ujęciu egzaminacyjnym: kondensator wygładzający zwykle podnosi wartość średnią napięcia i zmniejsza wahania, a nie "obcina" DC. W praktyce napięcie pod obciążeniem zależy od pojemności, prądu obciążenia i częstotliwości tętnień, ale kluczowy efekt kondensatora to redukcja tętnień.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Tętnienia to pozostała składowa zmienna napięcia po prostowaniu, czyli okresowe wahania napięcia wokół wartości średniej (DC). Powstają, bo prostownik daje napięcie pulsujące, a nie idealnie stałe. Im mniejsze tętnienia, tym "gładsze" zasilanie układów.
Kondensator ładuje się, gdy napięcie prostownika rośnie, i oddaje energię do obciążenia, gdy napięcie spada. Dzięki temu podtrzymuje napięcie między kolejnymi szczytami przebiegu i zmniejsza jego wahania, czyli redukuje tętnienia.
Mostek Graetza prostuje obie połówki sinusoidy (dodatnią i ujemną), dlatego w każdym okresie sieci pojawiają się dwa "garby" napięcia wyprostowanego. To cecha topologii układu z czterech diod, niezależna od tego, czy zastosowano filtrację kondensatorem.
Nie. O tym, czy prostowanie jest jedno- czy dwupołówkowe, decyduje układ diod (np. jedna dioda vs mostek). Kondensator na wyjściu działa jako filtr wygładzający: zmniejsza tętnienia, ale nie zmienia liczby pulsów prostowania.
Zbyt mała pojemność powoduje, że kondensator szybciej się rozładowuje między szczytami napięcia. Wtedy na wyjściu rosną tętnienia, a napięcie może okresowo spadać poniżej poziomu wymaganego przez elektronikę sterującą, co grozi niestabilną pracą układu.
Typowe objawy to zakłócenia pracy czujników, przydźwięk w torach analogowych, losowe resety sterowników, błędy komunikacji oraz migotanie wskaźników. W mechatronice duże tętnienia mogą powodować błędne pomiary i niestabilne sterowanie napędami.
Składowa stała to "poziom bazowy" napięcia (wartość średnia), a tętnienia to nałożone na nią wahania. Na oscyloskopie często używa się sprzężenia AC, aby "odciąć" DC i zobaczyć same tętnienia, lub sprzężenia DC, aby obserwować cały przebieg.
Filtr pojemnościowy stosuje się po prostowaniu, gdy potrzebne jest możliwie gładkie napięcie DC do zasilania elektroniki (np. sterowników, czujników, układów logicznych). Jest to podstawowy etap w wielu zasilaczach, często uzupełniany stabilizatorem.
Oprócz kondensatora stosuje się m.in. dławiki (filtry LC), stabilizatory liniowe, przetwornice DC/DC oraz układy aktywnej filtracji. W praktyce dobór zależy od wymaganego poziomu tętnień, poboru prądu i dopuszczalnych strat mocy.
Najpierw ustal typ prostownika (połówkowy, mostkowy), potem określ, czy element jest w szeregu czy równolegle z obciążeniem. Kondensator równoległy zwykle oznacza wygładzanie. Na końcu porównaj odpowiedzi: szukaj tej, która mówi o zmianie tętnień, a nie o zmianie topologii prostowania.
info

Około 55% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Eksperci podkreślają: "Kondensator dołączony równolegle do obciążenia na wyjściu mostka Graetza ładuje się do wartości szczytowej i rozładowuje między kolejnymi szczytami."

Materiały:

  • Podręczniki podstaw elektroniki (prostowniki i filtry RC/pojemnościowe)
  • Notatki/artykuły dydaktyczne o filtracji napięcia po prostowaniu mostkiem
  • Instrukcje serwisowe zasilaczy (sekcje o kondensatorach filtrujących i tętnieniach)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego