KWALIFIKACJA ELE2 - PAŹDZIERNIK 2016

PYTANIE NR 19.
Jakie zadanie pełni komutator w prądnicy prądu stałego?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Komutator w prądnicy prądu stałego pełni rolę mechanicznego prostownika: przełącza połączenia cewek twornika ze szczotkami tak, aby na zaciskach zewnętrznych utrzymać stały zwrot napięcia (prąd jednokierunkowy). Pozostałe odpowiedzi opisują zjawiska uboczne lub funkcje innych układów.

Pełne wyjaśnienie:

W prądnicy prądu stałego w przewodnikach (cewkach) twornika indukuje się siła elektromotoryczna, której zwrot w danej cewce zmienia się wraz z obrotem w polu magnetycznym. Gdyby te cewki wyprowadzić na pierścienie ślizgowe, na zaciskach pojawiłoby się napięcie o charakterze zmiennym.

Komutator (zespół miedzianych wycinków odizolowanych od siebie) współpracuje ze szczotkami i realizuje mechaniczne prostowanie: w odpowiednim momencie obrotu przełącza przyłączenie cewek tak, by na zaciskach zewnętrznych zachować ten sam zwrot napięcia. Dzięki temu na wyjściu otrzymuje się napięcie jednokierunkowe (w praktyce tętnione, zależnie od liczby cewek i działek komutatora).

Odpowiedź "Likwiduje indukcję magnetyczną w osi neutralnej prądnicy." jest niepoprawna, bo komutator nie "usuwa" indukcji w osi neutralnej; oś neutralna jest pojęciem geometryczno-pola, a jej położenie i warunki komutacji zależą m.in. od obciążenia i reakcji twornika. Odpowiedź "Ogranicza iskrzenie na styku ze szczotkami." bywa myląca: stan komutatora wpływa na iskrzenie, ale jego podstawową funkcją jest przełączanie/prostowanie, a ograniczanie iskrzenia wymaga właściwej komutacji, doboru szczotek, ustawienia szczotek, czasem dodatkowych rozwiązań konstrukcyjnych. Odpowiedź "Stabilizuje napięcie elektryczne na zaciskach wyjściowych prądnicy." opisuje działanie regulatorów wzbudzenia lub układów regulacji, a nie samego komutatora.

W praktyce serwisowej elektryk ocenia komutator pod kątem zużycia, rowkowania, zabrudzeń i bicia, bo pogorszenie komutacji objawia się m.in. iskrzeniem i przegrzewaniem, ale nadal jest to konsekwencja jego roli przełączającej, a nie funkcja stabilizacji napięcia.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Komutator to element maszyny prądu stałego złożony z izolowanych segmentów przewodzących, współpracujący ze szczotkami. Jego zadaniem jest przełączanie połączeń cewek twornika tak, aby na zaciskach wyjściowych uzyskać napięcie o stałym zwrocie (jednokierunkowe).
W każdej cewce twornika zwrot indukowanej SEM zmienia się podczas obrotu. Komutator w odpowiednim momencie "zamienia" przyłączenie końców cewki do szczotek, dzięki czemu na wyjściu zachowuje się ten sam zwrot napięcia. To prostowanie realizowane jest mechanicznie, bez diod.
Komutator zapewnia jednokierunkowy zwrot napięcia, ale nie gwarantuje idealnej stałości wartości. Wypadkowe napięcie jest sumą napięć z wielu cewek i zależy od liczby cewek/segmentów, prędkości obrotowej oraz obciążenia. Im więcej cewek i działek, tym mniejsze tętnienia.
Nie. Stabilizacja napięcia to zwykle rola układu regulacji wzbudzenia (regulatora), który zmienia prąd wzbudzenia w zależności od obciążenia i prędkości. Komutator odpowiada za przełączanie obwodów twornika i utrzymanie jednokierunkowego zwrotu napięcia, a nie za jego regulację.
Szczotki zapewniają styk elektryczny między nieruchomą częścią obwodu zewnętrznego a obracającym się komutatorem. Dzięki nim prąd może być odbierany z twornika (w prądnicy) lub doprowadzany do twornika (w silniku DC). Właściwy docisk i materiał szczotek wpływają na komutację.
Iskrzenie jest zwykle skutkiem nieprawidłowej komutacji (np. złego ustawienia szczotek, zużycia komutatora, zabrudzeń, nieprawidłowego docisku lub przeciążenia). Może prowadzić do przegrzewania i uszkodzeń powierzchni komutatora. Komutator nie służy "do gaszenia iskrzenia", lecz do przełączania cewek.
Typowe objawy to nadmierne iskrzenie, nierówna praca, wzrost temperatury w strefie szczotek, hałas oraz ślady przypaleń lub rowkowania na powierzchni komutatora. W praktyce serwisowej ocenia się też stan izolacji między segmentami i równomierność zużycia szczotek.
Pierścienie ślizgowe zwykle tylko doprowadzają/odbierają prąd bez zmiany połączeń uzwojeń, dlatego często stosuje się je w maszynach prądu przemiennego. Komutator natomiast przełącza uzwojenia twornika względem szczotek, co daje efekt prostowania i umożliwia pracę jako maszyna prądu stałego.
Podczas przeglądów okresowych, po wystąpieniu iskrzenia lub przegrzewania, po dłuższym postoju urządzenia oraz przy spadku parametrów pracy (np. napięcia pod obciążeniem). Kontrola obejmuje czystość, zużycie, stan powierzchni i prawidłowy docisk/ustawienie szczotek.
Warto umieć: nazwać elementy maszyny DC, opisać przepływ energii (mechaniczna → elektryczna), wyjaśnić pojęcie komutacji oraz odróżnić prostowanie od stabilizacji napięcia. Pomaga narysowanie prostego schematu: twornik–komutator–szczotki i opis, co się przełącza podczas obrotu.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 49% zdających egzamin. trudne

Według specjalistów z branży: "Pozostałe odpowiedzi opisują zjawiska uboczne lub funkcje innych układów."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Komutator" – opis funkcji komutatora w maszynach elektrycznych, https://pl.wikipedia.org/wiki/Komutator (dostęp 2026-02-27)
  • Wikipedia (PL): "Maszyna prądu stałego" – sekcje dot. komutatora i szczotek, https://pl.wikipedia.org/wiki/Maszyna_pr%C4%85du_sta%C5%82ego (dostęp 2026-02-27)
  • OpenStax (Rice University): "University Physics Volume 2" – rozdziały o indukcji elektromagnetycznej i generatorach (podstawa przebiegu SEM), https://openstax.org/details/books/university-physics-volume-2 (dostęp 2026-02-27)

Materiały:

  • Podręczniki/ skrypty z przedmiotu "Maszyny elektryczne" (rozdziały o maszynie prądu stałego)
  • Materiały dydaktyczne producentów szczotek i osprzętu komutatorowego (diagnostyka, typowe uszkodzenia)
  • Notatki z zajęć o komutacji i przebiegu SEM w uzwojeniach twornika

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego