KWALIFIKACJA ELE5 - CZERWIEC 2018 (test 2)

PYTANIE NR 6.
Na rysunku 1 przedstawiono schemat prostownika trójpulsowego w układzie podstawowym, na rysunku 2 przebiegi czasowe napięć fazowych zasilających ten prostownik oraz przebieg napięcia na obciążeniu rezystancyjnym Ud. Jaką modyfikację wprowadzono do układu prostownika, aby uzyskać kształt napięcia wyprostowanego Ud jak na rysunku?
Ilustracja przedstawia dwa rysunki związane z tematem prostowników trójpulsowych, które są istotne w kontekście kwalifikacji
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wygładzenie napięcia po prostowaniu uzyskuje się przez dołączenie kondensatora równolegle do obciążenia.
Kondensator ładuje się do wartości szczytowej, a między szczytami rozładowuje przez R, zmniejszając amplitudę tętnień i "podnosząc dołki" przebiegu Ud. Dławik lub włączenie szeregowe nie daje takiego efektu napięciowego przy R.

Pełne wyjaśnienie:

W prostowniku diodowym napięcie na obciążeniu rezystancyjnym ma charakter pulsujący i zawiera wyraźne tętnienia (spadki między kolejnymi maksimami). Jeżeli na wykresie Ud widać, że przebieg jest "wygładzony" (mniejsze wahania, wyższa wartość minimalna między impulsami), typową modyfikacją jest zastosowanie kondensatora filtrującego równolegle do obciążenia.

Odpowiedź "Równolegle z obciążeniem R dołączono kondensator o dużej pojemności." jest poprawna, ponieważ taki kondensator:

  • ładuje się do wartości bliskiej szczytowej napięcia wyprostowanego, gdy diody przewodzą,
  • następnie oddaje energię do obciążenia, gdy napięcie prostownika chwilowo maleje,
  • w efekcie zmniejsza tętnienia i stabilizuje Ud.

Pozostałe odpowiedzi nie pasują do typowego kształtu "wygładzonego" napięcia:

  • "Równolegle z obciążeniem R dołączono dławik o dużej indukcyjności." – dławik równoległy nie jest standardowym sposobem wygładzania napięcia; przy napięciu DC stanowiłby obciążenie dla składowej zmiennej w sposób odmienny niż oczekiwane podtrzymanie napięcia na R.
  • "Szeregowo z obciążeniem R dołączono kondensator o dużej pojemności." – kondensator w szeregu blokuje składową stałą, więc nie służy do uzyskania stabilnego napięcia DC na rezystorze (układ przestaje zachowywać się jak typowe źródło napięcia stałego dla obciążenia).
  • "Szeregowo z obciążeniem R dołączono dławik o dużej indukcyjności." – dławik szeregowy jest elementem wygładzającym głównie prąd (ogranicza jego zmiany). Może redukować tętnienia, ale sam, bez kondensatora równoległego, zwykle nie daje takiego "podtrzymania" napięcia między szczytami, jakie charakterystycznie daje duży kondensator.

W praktyce (np. przy zasilaniu urządzeń infrastruktury technicznej) dobór filtru zależy od tego, czy ważniejsze jest wygładzenie napięcia (często kondensator równoległy) czy prądu (często dławik szeregowy), oraz od dopuszczalnych tętnień i prądu obciążenia.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Tętnienia to okresowe wahania napięcia wyprostowanego wokół wartości średniej. Powstają, bo prostownik dostarcza energię w "paczkach" zgodnych z przebiegiem sinusoidalnym faz, a między maksimami napięcie na obciążeniu spada. Filtr (np. kondensator) zmniejsza te wahania.
Kondensator równoległy ładuje się, gdy napięcie prostownika rośnie (diody przewodzą), a gdy napięcie chwilowo maleje, kondensator rozładowuje się przez obciążenie i "podtrzymuje" Ud. Skutkiem jest mniejsza amplituda tętnień i bardziej stałe napięcie na R.
Im większa pojemność, tym więcej ładunku (energii) może zgromadzić kondensator i tym wolniej zmienia się jego napięcie przy danym prądzie obciążenia. W praktyce oznacza to płytsze spadki między impulsami prostownika, czyli mniejsze tętnienia napięcia Ud.
Nie. Dławik szeregowy przede wszystkim ogranicza szybkie zmiany prądu, więc silniej "wygładza" prąd obciążenia niż samo napięcie. Aby uzyskać bardzo gładkie napięcie, często stosuje się układy łączone (np. L + C), a nie sam dławik.
Kondensator w szeregu utrudnia przepływ składowej stałej (dla DC jest jak przerwa po naładowaniu). Taki układ nie jest typowym filtrem napięcia stałego na obciążeniu rezystancyjnym i zwykle nie da oczekiwanego przebiegu Ud ani stabilnego zasilania odbiornika.
Najczęściej widać "podniesienie dołków" przebiegu: napięcie nie spada do zera między impulsami, tylko utrzymuje się blisko wartości szczytowej i ma małe falowanie. Dodatkowo wartość średnia Ud rośnie w porównaniu z przebiegiem bez kondensatora.
W praktyce spotyka się kondensatory (filtr pojemnościowy, zwykle równoległy do obciążenia), dławiki (filtr indukcyjny, zwykle szeregowy) oraz filtry mieszane LC lub RC. Wybór zależy od wymaganych tętnień, prądu obciążenia i dopuszczalnych strat.
W infrastrukturze gazowej występują urządzenia zasilane napięciem stałym i układy wymagające stabilnego DC (np. elementy automatyki, pomiary, a także urządzenia ograniczające korozję). Zrozumienie prostowników i filtrów ułatwia diagnostykę zasilania i ocenę jakości napięcia.
Najczęściej rosną tętnienia napięcia (bardziej "poszarpany" przebieg Ud), spada wartość średnia pod obciążeniem i mogą pojawić się zakłócenia pracy zasilanego urządzenia. W praktyce bywa też słyszalne brzęczenie transformatora lub nagrzewanie się elementów.
Częsty błąd to pomylenie włączenia szeregowego z równoległym oraz utożsamienie "wygładzania" wyłącznie z dławikiem. Uczniowie czasem ignorują, czy na wykresie wygładzane jest napięcie czy prąd. Pomaga reguła: kondensator równoległy zwykle wygładza napięcie na obciążeniu.
info

Około 34% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. bardzo trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że dławik lub włączenie szeregowe nie daje takiego efektu napięciowego przy r.

Źródła:

  • https://en.wikipedia.org/wiki/Rectifier (dostęp: 2026-03-02)
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_electric_power (dostęp: 2026-03-02)
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Smoothing_capacitor (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręcznik lub skrypt z elektroniki/elektrotechniki: prostowniki i filtry wygładzające
  • Notatki z teorii obwodów: zachowanie kondensatora i dławika dla składowej stałej oraz zmiennej
  • Ćwiczenia: porównanie przebiegów Ud dla braku filtru, filtru C równoległego i filtru L szeregowego

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego