KWALIFIKACJA ELM6 - WRZESIEŃ 2015

PYTANIE NR 3.
W mostku Graetza, w czasie gdy w napięciowym sygnale wejściowym występuje "ujemny" półokres, to przewodzą diody
Ilustracja przedstawia schemat mostka Graetza, który jest układem prostowniczym używanym do zamiany prądu przemiennego (AC)
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W mostku Graetza podczas półokresu ujemnego napięcia wejściowego prąd nadal płynie przez obciążenie w tym samym kierunku, a przewodzą tylko te diody, które w danej chwili są spolaryzowane w kierunku przewodzenia.
Poprawna jest konfiguracja "D4, D5, D1", bo tworzy zamkniętą ścieżkę prądu dla tego półokresu.

Pełne wyjaśnienie:

Mostek Graetza (prostownik pełnookresowy) jest układem, którego cechą kluczową jest to, że niezależnie od znaku półokresu napięcia wejściowego prąd w obciążeniu ma płynąć w tym samym kierunku. Osiąga się to przez przełączanie ścieżek przewodzenia za pomocą diod.

W półokresie ujemnym (gdy biegunowość źródła AC jest odwrócona względem półokresu dodatniego) w kierunku przewodzenia znajdą się tylko te diody, które mają anodę po stronie chwilowo "bardziej dodatniej" i katodę po stronie "bardziej ujemnej" (z uwzględnieniem tego, że dioda przewodzi zasadniczo jednokierunkowo).

Odpowiedź "D4, D5, D1" jest poprawna, ponieważ opisuje zestaw diod, które w tym półokresie tworzą ciągłą pętlę prądową: od zacisku źródła, przez diodę przewodzącą, przez obciążenie (z zachowaniem stałej polaryzacji napięcia na wyjściu), a następnie przez drugą diodę przewodzącą z powrotem do drugiego zacisku źródła. W praktyce zawsze przewodzą dwie diody tworzące przekątną mostka; wskazany zestaw odpowiada tej zależności dla ujemnego półokresu przy przyjętych w zadaniu oznaczeniach elementów.

Pozostałe propozycje są błędne z typowych powodów:

  • "D3, D5, D2" – zawiera diody, które nie tworzą prawidłowej ścieżki dla półokresu ujemnego (co najmniej jedna z nich musiałaby być spolaryzowana zaporowo), więc pętla prądu nie zamyka się poprawnie.
  • "D3, D5, D1" – miesza elementy z dwóch różnych ścieżek przewodzenia; w konsekwencji jedna z diod pracowałaby w kierunku zaporowym lub nie zapewnia stałego kierunku prądu w obciążeniu.
  • "D4, D5, D2" – analogicznie wskazuje zestaw, w którym jedna dioda nie pasuje do przekątnej przewodzącej dla tego półokresu, przez co układ nie spełnia warunku pełnookresowego prostowania.

Wskazówka egzaminacyjna: zamiast zapamiętywać "numery diod", przeanalizuj zawsze biegunowość chwilową na wejściu i narysuj strzałkami przewidywany kierunek prądu przez obciążenie. Następnie wybierz te diody, które są zgodne z kierunkiem anoda→katoda na wyznaczonej ścieżce.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Mostek Graetza to prostownik pełnookresowy z diod, który zamienia napięcie przemienne na napięcie jednokierunkowe (pulsujące). Jego cechą jest to, że na obciążeniu polaryzacja pozostaje taka sama w obu półokresach, co ułatwia zasilanie układów DC w urządzeniach mechatronicznych.
Ustal chwilową biegunowość zacisków AC w półokresie ujemnym, a potem wyznacz ścieżkę prądu tak, by przez obciążenie płynął w stałym kierunku. Przewodzą tylko te diody, które na tej ścieżce są spolaryzowane w kierunku przewodzenia (anoda ma wyższy potencjał niż katoda).
Układ jest tak połączony, że dla każdego półokresu aktywna jest inna "przekątna" mostka. Jedna para diod kieruje prąd przez obciążenie w półokresie dodatnim, a druga para w ujemnym. Dzięki temu, mimo zmiany znaku na wejściu AC, wyjście ma stałą polaryzację.
W idealnym mostku Graetza jednocześnie przewodzą dwie diody: jedna "doprowadza" prąd do obciążenia, a druga "odprowadza" go z obciążenia z powrotem do źródła. Pozostałe diody są w tym czasie spolaryzowane zaporowo i nie powinny przewodzić.
Bez filtracji kondensatorem na wyjściu otrzymuje się napięcie jednokierunkowe pulsujące (pełnookresowo wyprostowane). Ma ono tętnienia o częstotliwości dwukrotnie większej niż częstotliwość wejściowego AC, a wartość jest pomniejszona o spadki napięcia na przewodzących diodach.
Tak. W każdej chwili przewodzą zwykle dwie diody, więc spadek napięcia sumuje się. W zasilaczach niskonapięciowych może to istotnie obniżyć napięcie wyjściowe i zwiększyć straty mocy (grzanie). Dlatego dobiera się odpowiedni typ diod lub mostek o właściwych parametrach.
Odłącz zasilanie i rozładuj kondensatory. Następnie mierz spadek napięcia w kierunku przewodzenia na każdej diodzie (powinien być typowy dla danego rodzaju) oraz brak przewodzenia w kierunku zaporowym. Zwarcie lub przewodzenie w obu kierunkach wskazuje uszkodzenie.
Typowe objawy to: spadek napięcia wyjściowego, silniejsze tętnienia, nagrzewanie się mostka, przepalanie bezpiecznika lub brak zasilania. Przy przebiciu diody może pojawić się zwarcie po stronie AC, a przy przerwie — prostowanie może stać się "połówkowe" i wzrosną tętnienia.
Bo odpowiedź zależy od tego, jak diody są rozmieszczone na schemacie i jak przypisano im nazwy. Bez jednoznacznego rysunku lub opisu oznaczeń nie da się pewnie przypisać numerów do konkretnych gałęzi mostka. Na egzaminie zawsze odwołuj się do konkretnego schematu z zadania.
Ćwicz wyznaczanie ścieżek prądu dla obu półokresów na kilku wariantach schematów. Naucz się szybko rozpoznawać kierunek przewodzenia diody (anoda→katoda) i rysować strzałki przepływu. Pomaga też praca z oscyloskopem: porównuj przebieg AC przed mostkiem i pulsujące DC za mostkiem.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 53% zdających egzamin. trudne

Źródła:

  • Wikipedia: Bridge rectifier — https://en.wikipedia.org/wiki/Bridge_rectifier (dostęp: 2026-02-28)
  • All About Circuits: Full-Wave Rectifiers — https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-3/full-wave-rectifiers/ (dostęp: 2026-02-28)
  • Horowitz, Hill: The Art of Electronics (rozdziały dot. diod i prostowania), Cambridge University Press, wyd. 3 (2015)

Materiały:

  • Podręcznik/rozdział o prostownikach jedno- i dwupołówkowych oraz mostku Graetza
  • Notatki z elektrotechniki: elementy półprzewodnikowe i polaryzacja
  • Ćwiczenia ze schematów: wyznaczanie ścieżki prądu w półokresie dodatnim i ujemnym

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego