W prostowniku mostkowym (mostku Graetza) w każdej połówce okresu przewodzą dwie diody jednocześnie. Odbiornik pobiera prąd stały 20 A, ale dla doboru diody trzeba sprawdzić dwa kluczowe ograniczenia: napięcie wsteczne oraz obciążenie prądowe, szczególnie przy filtrze pojemnościowym.
1) Wymagane napięcie diody
Napięcie 230 V z sieci to wartość skuteczna. Dla sinusoidy wartość szczytowa wynosi:
Vszczyt = 230 V · √2 ≈ 325 V.
W układzie z kondensatorem napięcie na wyjściu zbliża się do wartości szczytowej, a dioda w stanie zaporowym musi wytrzymać napięcie rzędu tej wartości. Dlatego warianty o napięciu 200 V odpadają, bo 200 V < 325 V i istnieje ryzyko przebicia złącza.
2) Wymagany prąd diody i zapas przy kondensatorze
Średnio, przy przewodzeniu parami, jedna dioda w mostku "obsługuje" ok. połowę czasu przewodzenia, więc można szacować prąd średni na diodę na około 20 A / 2 ≈ 10 A. To jednak nie wystarcza do bezpiecznego doboru, bo kondensator 1 mF ładuje się krótkimi impulsami w pobliżu wierzchołków sinusoidy. W praktyce prądy szczytowe i skuteczne w diodach są wtedy zauważalnie większe niż proste 10 A, co zwiększa nagrzewanie i ryzyko przeciążenia.
Wniosek doboru
Odpowiedź "D22-20R-04" jest właściwa, bo łączy zapas napięcia (400 V > 325 V) i zapas prądu (20 A daje większy margines na impulsy ładowania kondensatora).
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- "D22-20R-02" – prąd 20 A jest korzystny, ale napięcie 200 V jest zbyt małe dla sieci 230 V (wartość szczytowa ok. 325 V).
- "D22-10R-04" – napięcie 400 V pasuje, ale 10 A jest co najwyżej na poziomie szacowanego prądu średniego na diodę; przy filtrze pojemnościowym brakuje zapasu na impulsy prądowe.
- "D22-10R-02" – jednocześnie zbyt mały prąd i zbyt małe napięcie, więc nie spełnia wymagań układu.
Na egzaminie warto zapamiętać: dla 230 V AC zawsze sprawdź √2 (RMS → szczyt) i dodaj zapas, a przy kondensatorze traktuj prądy diod jako impulsowe, nie "ładne" sinusoidalne.
