KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2017

PYTANIE NR 20.
W układzie prostownika pokazanym na rysunku przeprowadzono pomiary czasowych przebiegów napięcia u1(t) oraz u2(t). Na tej podstawie można stwierdzić uszkodzenie polegające na
Ilustracja przedstawia schemat prostownika mostkowego oraz wykres czasowy napięć u1(t) i u2(t).
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W sprawnym mostku prostowniczym u2(t) ma dodatnie półfale dla obu połówek u1(t). Na wykresie u2(t)=0, gdy u1(t)>0, a dodatnie półfale pojawiają się tylko przy u1(t)<0, więc jeden tor przewodzenia jest zablokowany. Taki objaw daje rozwarcie diody w torze dla dodatniej połówki, tu: D3.

Pełne wyjaśnienie:

Mostek prostowniczy (cztery diody) powinien realizować prostowanie dwupołówkowe: niezależnie od znaku napięcia wejściowego u1(t) na wyjściu u2(t) otrzymuje się przebieg o dodatniej polaryzacji (w idealizacji: dodatnie półfale dla obu połówek). Dzieje się tak, ponieważ dla każdej połówki u1(t) przewodzi inny tor złożony z dwóch diod połączonych szeregowo.

Z obserwacji przebiegów wynika, że u2(t) jest równe 0 V w przedziałach czasu odpowiadających dodatniej połówce u1(t), natomiast w przedziałach odpowiadających ujemnej połówce u1(t) pojawiają się dodatnie półfale. To klasyczny obraz przejścia z prostowania dwupołówkowego na jednopołówkowe, czyli sytuacji, w której działa tylko jeden z dwóch torów przewodzenia w mostku.

Rozwarcie diody oznacza przerwę w strukturze – dioda nie przewodzi ani w kierunku przewodzenia, ani zaporowym (z punktu widzenia układu zachowuje się jak przerwa). Jeśli jedna dioda w torze dla danej połówki jest rozwarta, cały ten tor przestaje przewodzić, a na wyjściu znikają odpowiadające mu fragmenty przebiegu u2(t).

W rozpatrywanym układzie (typowe oznaczenia na rysunku) dla dodatniej połówki u1(t) prąd powinien płynąć przez tor obejmujący dwie konkretne diody (w opisie zadania wskazano parę D2–D3). Skoro właśnie dla u1(t)>0 napięcie u2(t) zanika, uszkodzenie musi dotyczyć tego toru. Odpowiedź "rozwarciu diody D3" jest spójna z takim objawem, bo rozwarcie jednej z dwóch diod w szeregu całkowicie blokuje przewodzenie w tej połówce.

Pozostałe odpowiedzi nie pasują do przebiegów:

  • "zwarciu diody D2" oraz "zwarciu diody D3": zwarcie w mostku zwykle prowadzi do nieprawidłowego obciążenia źródła (duży prąd, zadziałanie zabezpieczenia, silne zniekształcenia lub zanik napięcia), a nie do "czystego" zaniku tylko co drugiej połówki przy zachowaniu poprawnej drugiej.
  • "rozwarciu diody D1" (w tekście: "Di"): rozwarcie innej diody zablokowałoby przeciwny tor, więc brakowałoby innych fragmentów u2(t) (zanikałaby ta połówka, dla której dana dioda jest niezbędna), co nie odpowiada obserwacji "brak u2 gdy u1>0".

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze najpierw ustal, dla którego znaku u1(t) zanikają impulsy na u2(t). Dopiero potem przypisz to do odpowiedniego toru dwóch diod w mostku.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Prostownik mostkowy to układ czterech diod, który zamienia napięcie przemienne na napięcie o stałej polaryzacji na wyjściu. Dzięki temu w zasilaczach można uzyskać napięcie do dalszego filtrowania i stabilizacji. W idealnym przypadku wykorzystuje obie połówki sinusoidy, co zwiększa "gęstość" impulsów na wyjściu.
Jeśli na wyjściu widać impulsy (półfale) tylko co drugi okres, a w pozostałych odcinkach sygnał jest bliski 0 V, to oznacza pracę jednopołówkową. W mostku prawidłowo powinny pojawiać się dodatnie półfale dla obu połówek napięcia wejściowego. Zanik jednej "serii" półfal wskazuje na zablokowany tor dwóch diod.
Mostek musi tak "przekierować" prąd, aby na wyjściu zachować tę samą polaryzację niezależnie od znaku napięcia wejściowego. To wymaga zamknięcia obwodu przez dwa elementy: jedna dioda prowadzi prąd do zacisku dodatniego obciążenia, a druga odprowadza go z zacisku ujemnego do źródła. Dlatego w każdym półokresie pracuje para diod połączonych szeregowo.
Rozwarcie diody oznacza przerwę – dioda nie przewodzi, jakby była odłączona. W prostowniku mostkowym rozwarcie jednej diody blokuje cały tor przewodzenia dla jednej połówki, bo w danym półokresie potrzebne są dwie diody w szeregu. Na oscyloskopie często widać wtedy zanik połowy impulsów napięcia wyjściowego.
Zwarcie diody powoduje, że prąd może popłynąć niekontrolowanie, często niemal jak przez zworę. W praktyce może to prowadzić do przeciążenia transformatora lub źródła, zadziałania bezpiecznika, przegrzania elementów albo silnego spadku napięcia wyjściowego. Taki objaw zazwyczaj jest bardziej "katastrofalny" niż czysty zanik tylko jednej połówki przebiegu.
W sprawnym mostku, niezależnie od tego, czy u1(t) jest dodatnie czy ujemne, u2(t) powinno przyjmować wartości dodatnie (impulsy). Gdy u2(t) zanika tylko przy jednym znaku u1(t), oznacza to, że nie działa tor przewodzenia przypisany do tej połówki. To klucz do wskazania uszkodzonej diody lub pary diod.
Najczęstsze pomyłki to: mylenie rozwarcia ze zwarciem, nieuwzględnienie, że w mostku przewodzą dwie diody naraz, oraz brak porównania faz u1(t) i u2(t). Uczniowie czasem patrzą tylko na "kształt" u2(t), a nie sprawdzają, w którym półokresie wejścia sygnał znika.
Tak. W realnym układzie każda przewodząca dioda powoduje spadek napięcia, a w mostku w danym półokresie przewodzą dwie diody, więc spadek jest sumą dwóch spadków. Na oscyloskopie może to wyglądać jak "obniżenie" amplitudy u2(t) względem idealnego prostowania. Jednak sam fakt zaniku całych półokresów zwykle wskazuje na usterkę, a nie tylko na spadki napięcia.
Najczęściej używa się trybu testu diody: w kierunku przewodzenia miernik pokazuje spadek napięcia, a w kierunku zaporowym brak przewodzenia (bardzo duża rezystancja). Rozwarcie zwykle daje brak przewodzenia w obu kierunkach, a zwarcie – przewodzenie w obu kierunkach. W mostku warto rozważyć wylutowanie elementu lub odizolowanie wyprowadzeń, by uniknąć wpływu innych ścieżek.
Opanuj schemat torów prądu: dla każdej połówki u1(t) wskaż dwie diody, które przewodzą, i przewidź znak u2(t). Ćwicz interpretację wykresów: porównuj momenty, gdy u1(t)>0 i u1(t)<0, z tym, czy u2(t) znika, czy pojawia się impuls. To najszybsza metoda diagnozy rozwarcia w jednej gałęzi mostka.
info

Około 55% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że w sprawnym mostku prostowniczym u2(t) ma dodatnie półfale dla obu połówek u1(t).

Źródła:

  • Wikipedia: "Mostek Graetza" — https://pl.wikipedia.org/wiki/Mostek_Graetza (dostęp: 02.03.2026)
  • Electronics Tutorials: "Bridge Rectifier" — https://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_6.html (accessed 2026-03-02)
  • All About Circuits: "The Full-Wave Bridge Rectifier" — https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-3/full-wave-bridge-rectifier/ (accessed 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z podstaw elektroniki analogowej: prostowniki i filtry
  • Instrukcje laboratoriów: pomiary oscyloskopowe przebiegów u1(t) i u2(t) w prostownikach
  • Materiały producentów diod/mostków: noty katalogowe (parametry i typowe uszkodzenia)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego