KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2009

PYTANIE NR 25.
Na rysunku przedstawiono schemat prostownika, w którym nastąpiła przerwa w obwodzie diody D3. Który z wykresów przedstawia przebieg napięcia U na rezystancji obciążenia R?
Ilustracja przedstawia schemat prostownika mostkowego z czterema diodami oznaczonymi jako D1, D2, D3 i D4.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przerwa w obwodzie jednej diody w prostowniku powoduje, że w części okresów prąd nie płynie przez obciążenie R.
Na rezystancji pojawia się wtedy napięcie o "ubytekach" (zanik fragmentów przebiegu), a nie pełne prostowanie. Wykres poprawny musi pokazywać brak przewodzenia dla gałęzi z D3, dlatego właściwy jest "wykres D".

Pełne wyjaśnienie:

W prostowniku diody przewodzą tylko w tych chwilach, gdy są spolaryzowane w kierunku przewodzenia i istnieje zamknięta droga przepływu prądu przez obciążenie R. Jeśli nastąpi przerwa w obwodzie diody D3, to gałąź układu, która w normalnej pracy korzystałaby z D3, przestaje przewodzić.

Skutek na napięciu U na rezystancji obciążenia jest charakterystyczny: część półokresów (lub część "porcji" napięcia po prostowaniu) znika, bo w tych przedziałach czasowych układ nie ma kompletnej ścieżki przewodzenia. W praktyce obserwuje się więc przebieg z przerwami (odcinkami bliskimi zera) albo z wyraźnie mniejszą częstością "garbów" niż w układzie w pełni sprawnym.

Dlatego poprawny wykres musi spełniać dwa warunki:

  • pokazywać, że napięcie na R nie jest pełnym przebiegiem z prostowania sprawnego (czyli nie ma "ciągłych" impulsów w każdym półokresie, jeśli wcześniej były),
  • odzwierciedlać brak przewodzenia dokładnie dla tej części pracy układu, za którą odpowiada D3 (czyli pojawiają się ubytki, a nie tylko drobna zmiana amplitudy).

Odpowiedzi niepoprawne zwykle odpowiadają typowym pomyłkom: pokazują przebieg jak dla prostownika w pełni sprawnego (brak ubytków), przebieg jak dla zwarcia diody (co daje inny efekt niż przerwa), albo przebieg niezgodny z zasadą jednokierunkowego przewodzenia diod (np. niewłaściwy znak lub "nieciągłość" w złych miejscach). Zgodny z opisanym skutkiem przerwy D3 jest "wykres D", dlatego to on przedstawia właściwy przebieg napięcia U na R.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Przerwa oznacza, że dioda (lub jej połączenie) nie przewodzi w żadnym kierunku, jakby była odłączona. W prostowniku skutkuje to brakiem zamkniętej drogi prądu w tych fragmentach okresu, w których ta dioda powinna pracować, więc napięcie na obciążeniu ma ubytki.
Najczęściej pojawiają się przerwy w przebiegu na obciążeniu (zanik części impulsów) oraz wzrost tętnień. W zależności od topologii układu może to przypominać przejście z prostowania dwupołówkowego na "niepełne" prostowanie, bo część półokresów nie jest prostowana.
Bo diody wyznaczają, kiedy i którędy płynie prąd przez R. Gdy jedna dioda jest przerwana, w pewnych chwilach układ nie ma kompletnej ścieżki przewodzenia, więc prąd nie płynie, a napięcie na R spada do zera (lub znacząco maleje), tworząc ubytki na wykresie.
Przerwa zwykle daje braki przewodzenia (zaniki fragmentów przebiegu). Zwarcie częściej powoduje nietypowe "spłaszczenia", zniekształcenia i czasem pojawienie się niepożądanych ścieżek prądu (np. obniżenie napięcia, przeciążenia). To inne mechanizmy, więc przebiegi też są różne.
Nie. Prostownik bez filtracji daje napięcie tętniące (pulsujące) o jednym znaku. Dopiero kondensator, dławik lub stabilizator mogą je wygładzać. Przy uszkodzeniu diody tętnienia zwykle rosną, a przebieg może mieć wyraźne przerwy.
Pomocny jest pomiar diody miernikiem w trybie testu diody (spadek napięcia w kierunku przewodzenia i brak w zaporowym). W układzie zasilacza przydaje się też oscyloskop do oceny tętnień oraz sprawdzenie, czy "znikają" fragmenty przebiegu na obciążeniu.
Najczęściej w zasilaczach urządzeń automatyki: sterownikach, modułach detekcji gazu, zasilaniu elektrozaworów czy systemach telemetrycznych w szafkach gazowych. Awaria prostownika może powodować niestabilne napięcie i błędną pracę zabezpieczeń.
Najczęściej myli się przerwę ze zwarciem, zakłada "zawsze dodatnie i ciągłe" napięcie po prostowaniu oraz ignoruje fakt, że diody przewodzą tylko w określonych półokresach. Pomaga analiza: w których przedziałach czasu istnieje zamknięta droga prądu przez R.
Najpierw ustal, które diody przewodzą w dodatnim i ujemnym półokresie. Potem "usuń" uszkodzoną diodę (przerwa = brak przewodzenia) i sprawdź, czy w danym półokresie istnieje ścieżka prądu przez obciążenie. To wskaże, gdzie na wykresie pojawią się zera.
Tak. Kondensator częściowo podtrzymuje napięcie między impulsami, więc ubytki mogą wyglądać jak głębsze spadki (większe tętnienia), a nie idealne zera. Jednak przy braku "doładowań" w części okresów nadal będzie widać pogorszenie: większe wahania i niższe napięcie średnie.
info

Około 56% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Według specjalistów z branży: "Wykres poprawny musi pokazywać brak przewodzenia dla gałęzi z D3, dlatego właściwy jest "wykres D"."

Źródła:

  • Wikipedia: "Prostownik" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Prostownik (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia: "Dioda" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Dioda (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (EN): "Rectifier" – https://en.wikipedia.org/wiki/Rectifier (accessed 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręcznik podstaw elektroniki: rozdziały o diodach i prostownikach
  • Notatki/lekcje o mostku Graetza i uszkodzeniach typowych elementów zasilacza
  • Ćwiczenia laboratoryjne z obserwacją przebiegów na obciążeniu dla różnych uszkodzeń diod

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego