KWALIFIKACJA ELM6 - WRZESIEŃ 2015

PYTANIE NR 33.
Napięcie wyjściowe U0mostka Graetza zmierzone oscyloskopem ma przebieg jak na rysunku. Oznacza to, że
Ilustracja przedstawia schemat mostka Graetza oraz wykres napięcia wyjściowego.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Mostek Graetza daje na wyjściu U0 przebieg dwupołówkowo wyprostowany. Jeśli na rysunku widać brak przewodzenia w jednej "gałęzi" mostka (znikanie części impulsów), typową przyczyną jest przerwa w torze z jedną z diod pary pracującej naprzemiennie, np. D1 lub D3.

Pełne wyjaśnienie:

Mostek Graetza (prostownik mostkowy) w idealnym stanie wykorzystuje dwie diody w każdym półokresie napięcia wejściowego. Dzięki temu na wyjściu U0 otrzymuje się przebieg dwupołówkowo wyprostowany (tętnienia o częstotliwości podwojonej względem sieci/źródła AC), a napięcie na obciążeniu nie zmienia znaku.

Jeżeli oscyloskop pokazuje, że część spodziewanych "garbów"/impulsów na U0 zanika albo pojawia się wyraźna asymetria charakterystyczna dla utraty jednego toru przewodzenia, oznacza to, że w jednym z półokresów prąd nie ma zamkniętej drogi przez dwie diody. Najczęstszą przyczyną takiego obrazu jest przerwa (uszkodzenie typu open-circuit) w jednej z gałęzi mostka: przerwa w gałęzi z diodą D1 lub przerwa w gałęzi z diodą D3 (zależnie od numeracji na schemacie i tego, które diody tworzą pary przewodzące w danych półokresach).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują do typowego obrazu na U0?

  • "wszystkie diody są uszkodzone" – przy uszkodzeniu wszystkich diod przebieg byłby skrajnie nieprawidłowy (brak przewodzenia lub niekontrolowane zwarcia), a nie "częściowo poprawny" z wyraźnym wzorcem wskazującym na utratę jednej gałęzi.
  • "wystąpiło zwarcie diody D1 oraz zwarcie diody D3" – zwarcie diody zwykle powoduje bardzo duże prądy, zniekształcenia zależne od źródła i zabezpieczeń (bezpiecznik, ograniczenie prądu), a przebieg na wyjściu często przestaje przypominać prostowanie; częściej obserwuje się zapadanie napięcia, przegrzewanie lub zadziałanie zabezpieczeń.
  • "wszystkie diody są dobre" – wtedy U0 powinno mieć pełny, regularny przebieg dwupołówkowo wyprostowany (a po filtracji kondensatorem: mniejsze tętnienia, ale nadal bez "brakujących" półokresów).

Wskazówka egzaminacyjna: analizując mostek, zawsze rozpisz (choćby w myślach) które dwie diody przewodzą w dodatnim i ujemnym półokresie. Potem sprawdź, czy obserwowany przebieg odpowiada "zniknięciu" jednego z tych dwóch torów (przerwa) czy raczej problemom zwarciowym i przeciążeniowym.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Mostek Graetza to prostownik mostkowy złożony z czterech diod. Służy do zamiany napięcia przemiennego (AC) na napięcie jednokierunkowe (pulsujące DC) poprzez wykorzystanie obu półokresów. Jest powszechny w zasilaczach urządzeń mechatronicznych.
Bez filtra wygładzającego na wyjściu widać przebieg dwupołówkowo wyprostowany: dodatnie "garby" w każdym półokresie, bez części ujemnej. Częstotliwość tętnień jest zwykle dwa razy większa niż częstotliwość wejściowego AC.
W każdym półokresie prąd w mostku płynie przez dwie diody. Jeśli jedna dioda ma przerwę, w odpowiednim półokresie tor prądowy nie zamyka się, więc część impulsów na wyjściu zanika lub jest mocno zniekształcona. To daje charakterystyczny "brakujący" fragment przebiegu.
Zwarcie diody zwykle powoduje przeciążenie źródła (transformatora, zasilacza), wzrost prądu i często zadziałanie zabezpieczeń (bezpiecznik, ogranicznik). Na oscyloskopie można zobaczyć zapadanie napięcia, nieregularny przebieg albo prawie brak napięcia na wyjściu z powodu przeciążenia.
Typowe objawy to: większe tętnienia, spadek napięcia DC, nagrzewanie się elementów, przepalanie bezpieczników, brum w urządzeniach audio lub niestabilna praca sterowników. W mechatronice może to skutkować resetami sterownika, błędami napędu lub zakłóceniami czujników.
Najczęściej używa się funkcji testu diody: w kierunku przewodzenia powinna być widoczna typowa wartość spadku napięcia, a w zaporowym brak przewodzenia. Dla wiarygodnego wyniku często trzeba odłączyć mostek od układu lub przynajmniej odłączyć jedną końcówkę, by uniknąć wpływu innych gałęzi.
Tak. Kondensator wygładzający "wypełnia" przerwy między impulsami, więc zamiast wyraźnych półokresów widać napięcie z tętnieniami. Mimo tego uszkodzenie (np. przerwa jednej gałęzi) zwykle zwiększa tętnienia i powoduje głębsze spadki między doładowaniami kondensatora.
Oscyloskop pokazuje przebieg chwilowy, więc możesz ocenić wartości szczytowe, kształt tętnień i brakujące fragmenty. Multimetr w trybie DC zwykle pokazuje wartość uśrednioną składowej stałej (zależnie od miernika), a w trybie AC może reagować na tętnienia.
Trzeba prześledzić tor prądu dla dodatniego i ujemnego półokresu napięcia wejściowego. W jednym półokresie przewodzą dwie konkretne diody, w drugim półokresie przewodzą dwie pozostałe (w innej parze). Bez schematu numeracja może się różnić, więc zawsze analizuj według połączeń.
Najczęstsze błędy to: mylenie skutków przerwy i zwarcia, pomijanie faktu że w każdym półokresie pracują dwie diody, oraz zakładanie "standardowej" numeracji D1–D4 bez sprawdzenia schematu. Pomaga szybki rysunek torów prądu i porównanie z przebiegiem.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 68% zdających egzamin. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Mostek Graetza daje na wyjściu U0 przebieg dwupołówkowo wyprostowany."

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics", 3rd edition, rozdział o diodach i prostownikach (rectifiers), 2015
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits", 7th edition, sekcje dotyczące diod i prostowania, 2015
  • Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky, "Electronic Devices and Circuit Theory", 11th edition, rozdział o diodach i obwodach prostowniczych, 2013

Materiały:

  • Podręczniki z elektroniki analogowej: prostowniki i filtry wygładzające
  • Instrukcje laboratoryjne: pomiary oscyloskopowe układów prostowniczych
  • Karty katalogowe diod prostowniczych (parametry, typowe tryby uszkodzeń)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego