KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2023 (test 2)

PYTANIE NR 24.
Do końców którego uzwojenia pracującego silnika prądu stałego doprowadza się prąd elektryczny przez szczotki?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Szczotki w silniku prądu stałego współpracują z komutatorem i doprowadzają prąd do uzwojenia wirnika, czyli uzwojenia twornika.
Uzwojenie wzbudzenia jest na stojanie i zwykle nie jest zasilane przez szczotki. Uzwojenia komutacyjne i kompensacyjne są uzwojeniami pomocniczymi.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku prądu stałego typu komutatorowego doprowadzenie prądu do części wirującej realizuje układ szczotki–komutator. Szczotki są nieruchome i dociskane do komutatora, który jest połączony z końcówkami cewek znajdujących się na wirniku. Dlatego prąd doprowadzany "przez szczotki" trafia do uzwojenia twornika (wirnika), gdzie w przewodnikach płynie prąd i w polu magnetycznym wytwarza się moment elektromagnetyczny.

Odpowiedź "Twornika." jest poprawna, bo uzwojenie twornika jest elektrycznie połączone z segmentami komutatora. Komutator okresowo przełącza (odwraca) połączenia cewek twornika tak, aby moment miał stały zwrot mimo obrotu wirnika. Szczotki są więc elementem toru prądowego twornika.

  • "Wzbudzenia." jest niepoprawne: uzwojenie wzbudzenia znajduje się na stojanie i zasila się je zwykle bezpośrednio (zaciskami), a nie przez układ szczotkowy. Jego rolą jest wytworzenie pola magnetycznego.
  • "Komutacyjnego." jest niepoprawne: uzwojenie komutacyjne (pomocnicze) służy poprawie warunków komutacji i ograniczaniu iskrzenia, ale nie jest typowym uzwojeniem, do którego doprowadza się prąd roboczy przez szczotki.
  • "Kompensacyjnego." jest niepoprawne: uzwojenie kompensacyjne ma za zadanie kompensować reakcję twornika i poprawiać rozkład pola, jednak również nie stanowi głównego obwodu doprowadzanego przez szczotki do wirnika.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w pytaniu pojawia się sformułowanie "przez szczotki", niemal zawsze chodzi o elementy związane z komutatorem i twornikiem, czyli obwodem wirnika w maszynach komutatorowych.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Twornik to część wirująca silnika prądu stałego, na której znajduje się uzwojenie, w którym płynie prąd roboczy. Jest połączony z komutatorem, a prąd doprowadzany jest do niego przez szczotki. Współdziałanie prądu twornika z polem wzbudzenia wytwarza moment obrotowy.
Szczotki umożliwiają doprowadzenie prądu do części wirującej bez stosowania przewodów, które musiałyby się skręcać. Dociskając się do komutatora, tworzą ślizgowe połączenie elektryczne, dzięki któremu zasilanie trafia do uzwojenia twornika podczas obrotu.
Komutator to zespół segmentów przewodzących na wirniku połączonych z cewkami twornika. Wraz ze szczotkami przełącza prąd w kolejnych cewkach tak, aby moment obrotowy miał stały zwrot. Dodatkowo wpływa na przebieg komutacji i ogranicza niepożądane zjawiska przy zmianie prądu w cewkach.
Zwykle nie. Uzwojenie wzbudzenia znajduje się na stojanie i jest zasilane bezpośrednio z zacisków zasilania (w zależności od układu: bocznikowego, szeregowego lub mieszanego). Szczotki są typowe dla doprowadzania prądu do obwodu wirnika, czyli do uzwojenia twornika.
Typowe objawy to nadmierne iskrzenie na komutatorze, wzrost nagrzewania, spadek mocy lub nierówna praca. Mogą pojawić się też zakłócenia elektromagnetyczne i uszkodzenia powierzchni komutatora. W praktyce kontroluje się długość szczotek, docisk sprężyn i stan komutatora.
Iskrzenie pojawia się, gdy komutacja (zmiana prądu w cewce) zachodzi w niekorzystnych warunkach: przy złym docisku szczotek, zabrudzeniu komutatora, niewłaściwym ustawieniu szczotek, uszkodzeniach uzwojenia lub przeciążeniu. Celem uzwojeń pomocniczych bywa poprawa komutacji i redukcja iskrzenia.
Uzwojenie komutacyjne (pomocnicze) stosuje się, aby poprawić warunki komutacji, zwłaszcza przy większych obciążeniach. Jego zadaniem jest kształtowanie pola w strefie komutacji tak, aby ograniczyć iskrzenie szczotek. Nie jest to jednak główny obwód, do którego doprowadza się prąd roboczy przez szczotki.
Uzwojenie twornika jest na wirniku i elektrycznie łączy się z komutatorem (prąd doprowadzają szczotki). Uzwojenie wzbudzenia jest na stojanie i ma osobne wyprowadzenia zaciskowe. W diagnostyce pomaga oględziny konstrukcji, schemat połączeń oraz pomiary rezystancji odpowiednich obwodów.
Uzwojenie kompensacyjne spotyka się w niektórych silnikach prądu stałego, gdy trzeba ograniczać wpływ reakcji twornika i poprawiać rozkład pola pod biegunami. Jest to rozwiązanie konstrukcyjne wspierające stabilną pracę pod obciążeniem, ale nadal nie zastępuje toru zasilania twornika przez komutator i szczotki.
Często pojawiają się pytania o to, do czego szczotki doprowadzają prąd, jaka jest rola komutatora, jakie są skutki złej komutacji oraz jak rozpoznać typowe uszkodzenia (iskrzenie, nadpalenia, nierówne zużycie). Warto łączyć elementy: szczotki → komutator → uzwojenie twornika.
info

Około 57% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Eksperci podkreślają: "Uzwojenia komutacyjne i kompensacyjne są uzwojeniami pomocniczymi."

Źródła:

  • Stephen J. Chapman, "Electric Machinery Fundamentals", rozdziały o maszynie prądu stałego (DC machine) i komutacji, wydania akademickie (brak jednej, zweryfikowanej wersji w kontekście).
  • Theodore Wildi, "Electrical Machines, Drives, and Power Systems", część dotycząca silników prądu stałego i komutatora (materiał podręcznikowy).

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw maszyn elektrycznych (rozdziały o silnikach prądu stałego i komutacji)
  • Instrukcje serwisowe producentów silników komutatorowych (opis szczotek i komutatora)
  • Materiały dydaktyczne szkół branżowych/technikum: "Maszyny elektryczne – silniki DC"

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego