KWALIFIKACJA ELM3 - STYCZEŃ 2017

PYTANIE NR 31.
Funkcją kondensatora Cl w układzie, którego schemat przedstawiono na rysunku, jest
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny, który jest częścią egzaminu zawodowego dla mechatroników w kwalifikacji E3.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Kondensator C1 w typowym układzie zasilacza po prostowniku ładuje się do wartości szczytowej i oddaje ładunek między kolejnymi "szczytami" napięcia. Dzięki temu zmniejsza składową zmienną na wyjściu, czyli redukuje tętnienia napięcia stałego, a nie zmienia rodzaju prostowania.

Pełne wyjaśnienie:

W układach prostowniczych napięcie po diodzie/mostku nie jest idealnie stałe. Ma postać napięcia wyprostowanego, którego wartość w czasie zmienia się (pojawiają się tętnienia). Aby uzyskać możliwie gładkie zasilanie dla elektroniki sterującej i elementów wykonawczych, stosuje się kondensator filtrujący na wyjściu prostownika.

Odpowiedź "zmniejszenie tętnień napięcia" jest poprawna, ponieważ kondensator pracuje jak magazyn energii: ładuje się, gdy napięcie prostownika rośnie do maksimum, a następnie rozładowuje się przez obciążenie, gdy napięcie chwilowe spada. W efekcie spadki napięcia między kolejnymi maksimami są mniejsze, a przebieg na wyjściu staje się bardziej "płaski". To właśnie oznacza redukcję tętnień (zmniejszenie składowej zmiennej nałożonej na składową stałą).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne:

  • "zmniejszenie składowej stałej napięcia" – kondensator filtrujący nie jest elementem, którego celem jest obniżanie składowej stałej. W praktyce zwykle pomaga utrzymać wyższy poziom napięcia między szczytami, więc nie opisuje się go jako "zmniejszającego składową stałą".
  • "zmiana przebiegu napięcia z jednopołówkowego na dwupołówkowy" – o tym, czy prostowanie jest jedno- czy dwupołówkowe, decyduje układ diod (np. pojedyncza dioda lub mostek Graetza), a nie kondensator. Kondensator jedynie filtruje to, co już zostało wyprostowane.
  • "zmiana przebiegu napięcia z dwupołówkowego na jednopołówkowy" – analogicznie: kondensator nie "psuje" sposobu prostowania. Zmiana dwupołówkowe/jednopołówkowe wynika z topologii prostownika, nie z obecności C1.

W praktyce serwisowej duże tętnienia na wyjściu zasilacza (mierzone multimetrem w trybie AC na wyjściu DC lub obserwowane na oscyloskopie) są częstym objawem wyschniętego/uszkodzonego kondensatora elektrolitycznego. To typowy element eksploatacyjny w urządzeniach mechatronicznych.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Tętnienia to pozostała składowa zmienna na wyjściu zasilacza DC po prostowaniu. Zamiast idealnej linii prostej napięcie "faluje" w rytmie sieci/prostownika. Ich poziom zależy m.in. od obciążenia, pojemności kondensatora i sposobu prostowania.
Kondensator ładuje się do wartości bliskiej maksimum napięcia wyprostowanego, a potem oddaje energię do obciążenia, gdy napięcie z prostownika chwilowo maleje. Dzięki temu spadki są płytsze, a napięcie na wyjściu jest bardziej stabilne.
Składowa stała to "średni" poziom napięcia DC, a tętnienia to jego wahania. Kondensator działa jak bufor energii, więc wyrównuje wahania (zmniejsza część zmienną). Nie jest elementem zaprojektowanym do celowego obniżania poziomu DC.
Typowe objawy to: wyraźnie większe tętnienia na wyjściu, przydźwięk w torach analogowych, resetowanie sterownika, niestabilna praca przekaźników lub modułów, a czasem nagrzewanie się mostka/diod. Często winny jest spadek pojemności i wzrost ESR.
Nie. O rodzaju prostowania decyduje układ prostowniczy (pojedyncza dioda, układ z transformatorem z odczepem, mostek Graetza). Kondensator jest elementem filtru na wyjściu i nie zmienia topologii ani liczby przewodzonych półokresów.
Większa pojemność zwykle oznacza mniejsze tętnienia, bo kondensator dłużej podtrzymuje napięcie między kolejnymi doładowaniami. Zbyt mała pojemność powoduje duże wahania, a zbyt duża może zwiększać prądy ładowania i obciążenie elementów prostownika.
Tętnienia mierzy się np. przy diagnostyce niestabilnej pracy sterowników, czujników i modułów komunikacyjnych, po naprawie zasilacza lub przy okresowych przeglądach. Pomiar wykonuje się zwykle oscyloskopem lub miernikiem (AC na wyjściu DC) z zachowaniem zasad bezpieczeństwa.
Kondensator filtrujący jest zwykle podłączony równolegle do wyjścia zasilania (między "plus" a masę) i ma dużą pojemność. Kondensator sprzęgający częściej występuje w torze sygnałowym "szeregowo" i służy do odcinania składowej stałej sygnału, nie do stabilizacji zasilania.
Częsty błąd to utożsamianie kondensatora z funkcją "usuwania DC" (jak w sprzęganiu), a nie z wygładzaniem. Inny błąd to przypisywanie kondensatorowi zmiany rodzaju prostowania. Warto zawsze ustalić, czy element jest w torze zasilania czy w torze sygnałowym.
Opanuj rozpoznawanie: diody/mostka, kondensatora wygładzającego, rezystora obciążenia oraz punktów pomiarowych. Ćwicz interpretację przebiegów (przed i za kondensatorem) i kojarz funkcje elementów z miejscem na schemacie. Pomaga też analiza typowych usterek zasilaczy.
info

Około 46% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Według specjalistów z branży: "Kondensator C1 w typowym układzie zasilacza po prostowniku ładuje się do wartości szczytowej i oddaje ładunek między kolejnymi "szczytami" napięcia."

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics", 3rd edition, rozdział: Power Supplies (zasilacze) – sekcje o prostownikach i kondensatorach wygładzających, 2015
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits", 7th edition, rozdział o zasilaczach i filtracji po prostowaniu (rectifiers and filtering), 2014
  • Thomas L. Floyd, "Electronic Devices", 10th edition, rozdział: Power Supplies / Rectifiers and Filters (filtry po prostowaniu), 2012

Materiały:

  • Podręcznik podstaw elektroniki: prostowniki i filtry RC/LC (dział: zasilacze)
  • Notatki/lekcje o składowej stałej i tętnieniach oraz interpretacji przebiegów na oscyloskopie
  • Instrukcje serwisowe zasilaczy (sekcja: pomiar tętnień i ocena kondensatorów)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego