KWALIFIKACJA ELM4 - STYCZEŃ 2024

PYTANIE NR 17.
Na podstawie przedstawionych danych znamionowych określ, jaka wartość napięcia jest na wyjściu prądnicy, jeżeli jej wirnik obraca się z prędkością 2400 obr/min.
Ilustracja przedstawia tabelę z danymi znamionowymi prądnicy tachometrycznej, co sugeruje kontekst związany z
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Aby wyznaczyć napięcie wyjściowe prądnicy przy 2400 obr/min, korzysta się z danych znamionowych (np. U_n przy n_n) i przy stałym wzbudzeniu przyjmuje zależność wprost proporcjonalną: U ≈ U_n·(n/n_n). Po podstawieniu z tabliczki otrzymuje się 36 V; pozostałe wartości nie spełniają tej proporcji.

Pełne wyjaśnienie:

W zadaniach tego typu kluczowe są dane znamionowe prądnicy (zwykle z tabliczki/rysunku): przede wszystkim napięcie znamionowe Un oraz odpowiadająca mu prędkość znamionowa nn. Przy założeniu, że prądnica pracuje przy stałym wzbudzeniu (stały strumień magnetyczny) i porównujemy warunki bez istotnych zmian obciążenia, napięcie indukowane (SEM), a w przybliżeniu także napięcie wyjściowe, rośnie wprost proporcjonalnie do prędkości obrotowej.

Stosuje się więc prostą proporcję:

U ≈ Un · (n / nn)

gdzie:

  • U – szukane napięcie przy prędkości n,
  • Un – napięcie z danych znamionowych,
  • n – prędkość w zadaniu (tu 2400 obr/min),
  • nn – prędkość znamionowa z danych.

Po odczytaniu wartości z przedstawionych danych i wykonaniu obliczenia otrzymuje się wynik 36 V. To oznacza, że zestaw danych znamionowych w zadaniu jest spójny z liniowym przeliczeniem napięcia dla 2400 obr/min.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są nieprawidłowe?

  • 24 V – odpowiadałoby mniejszemu stosunkowi prędkości (albo innym danym znamionowym); po sprawdzeniu proporcji z tabliczki wynik nie zgadza się z obliczeniem.
  • 15 V – jest zbyt niskie jak na podaną prędkość; to typowy skutek pomyłki w proporcji (np. odwrócenie ułamka) lub błędu rachunkowego.
  • 42 V – jest zbyt wysokie; często wynika z przyjęcia niewłaściwej prędkości znamionowej lub nieuważnego odczytu wartości z danych znamionowych.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze najpierw wypisz z danych parę odniesienia (Un, nn), dopiero potem wstaw n z treści. Dzięki temu łatwiej uniknąć odwrócenia proporcji i pomyłek w jednostkach.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Najczęściej przyjmuje się zależność wprost proporcjonalną przy stałym wzbudzeniu: U ≈ Un·(n/nn). Odczytaj z danych znamionowych parę Un i nn, podstaw prędkość z zadania i wykonaj proporcję.
Bo wraz ze wzrostem prędkości szybciej zmienia się strumień magnetyczny "przecinany" przez uzwojenia, co zwiększa indukowaną SEM. Gdy strumień wzbudzenia jest stały, SEM (a w przybliżeniu napięcie) rośnie proporcjonalnie do prędkości.
To wartości odniesienia podane przez producenta, np. napięcie znamionowe i prędkość znamionowa, przy których maszyna ma pracować poprawnie. W zadaniu służą jako punkt startowy do przeliczenia napięcia dla innej prędkości.
Gdy zmienia się wzbudzenie (regulacja prądu wzbudzenia), obciążenie powoduje duże spadki napięcia, pojawia się nasycenie magnetyczne lub ograniczenia regulatora. Wtedy zależność może być nieliniowa i prosta proporcja daje błąd.
Najczęstsze to: odwrócenie ułamka (nn/n zamiast n/nn), wzięcie złej prędkości z danych znamionowych, nieuwaga na jednostki obr/min oraz zaokrąglenia wykonywane zbyt wcześnie.
Tak. Pod obciążeniem pojawiają się spadki napięcia na rezystancji uzwojeń i zjawiska komutacyjne, więc napięcie na zaciskach może być niższe niż SEM. W wielu zadaniach egzaminacyjnych wpływ obciążenia jest pomijany, o ile nie podano inaczej.
W układach pomiarowych (np. tachoprądnica) napięcie wyjściowe jest sygnałem analogowym proporcjonalnym do prędkości. Automatycy dopasowują ten sygnał do wejść PLC/ADC przez dzielniki, filtry lub przetworniki, aby poprawnie mierzyć i regulować napęd.
Oceń kierunek zmiany: jeśli prędkość rośnie względem znamionowej, napięcie (przy stałym wzbudzeniu) też powinno rosnąć, a gdy prędkość maleje – napięcie spada. Taka kontrola "zdroworozsądkowa" pomaga wyłapać odwróconą proporcję.
Zwykle spotkasz napięcie znamionowe, prąd lub moc znamionową oraz prędkość znamionową. Czasem podaje się też rodzaj wzbudzenia i parametry uzwojeń. Do prostego przeliczenia napięcia najważniejsze są Un i nn.
Ćwicz szybkie odczytywanie parametrów z tabliczek i schematów oraz przeliczenia proporcji. Przygotuj "szablon" rozwiązania: wypisz Un, nn, n, ułóż wzór U = Un·(n/nn) i dopiero wtedy podstawiaj liczby.
info

Około 50% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Według specjalistów z branży: "Aby wyznaczyć napięcie wyjściowe prądnicy przy 2400 obr/min, korzysta się z danych znamionowych (np. U_n przy n_n) i przy stałym wzbudzeniu przyjmuje zależność wprost proporcjonalną: U ≈ U_n·(n/n_n)."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Prądnica prądu stałego" – opis zależności SEM od prędkości i strumienia, https://pl.wikipedia.org/wiki/Pr%C4%85dnica_pr%C4%85du_sta%C5%82ego (dostęp: 2026-02-18)
  • Wikipedia (EN): "DC generator" – EMF equation and proportionality to speed, https://en.wikipedia.org/wiki/DC_generator (accessed 2026-02-18)
  • All About Circuits: "DC Generator Basics" (zależność napięcia od prędkości/strumienia), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-10/dc-generator/ (accessed 2026-02-18)

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z maszyn elektrycznych (prądnice, SEM, wzbudzenie)
  • Notatki z podstaw elektrotechniki: proporcje, jednostki, interpretacja tabliczek znamionowych
  • Ćwiczenia rachunkowe: przeliczanie napięcia przy zmianie prędkości obrotowej

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego