KWALIFIKACJA ELE2 - STYCZEŃ 2014

PYTANIE NR 30.
Przyczyną zbyt dużej prędkości obrotowej jednofazowego silnika komutatorowego i poboru zbyt dużego prądu z sieci zasilającej jest wystąpienie
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zwarcie międzyzwojowe w uzwojeniu stojana zmniejsza liczbę czynnych zwojów wzbudzenia i osłabia strumień magnetyczny Φ.
W silniku komutatorowym (uniwersalnym) osłabienie Φ powoduje wzrost prędkości obrotowej (n rośnie przy spadku Φ), a jednocześnie spadek rezystancji obwodu zwiększa pobór prądu z sieci.

Pełne wyjaśnienie:

W jednofazowym silniku komutatorowym (silniku uniwersalnym) uzwojenie stojana pełni rolę wzbudzenia, a uzwojenie wirnika (twornika) współpracuje z nim poprzez komutator. Ponieważ uzwojenie wzbudzenia i twornika są typowo połączone szeregowo, prąd zasilania płynie przez oba obwody.

Objaw w zadaniu to jednocześnie zbyt duża prędkość obrotowa i zbyt duży prąd pobierany z sieci. Taki zestaw symptomów jest charakterystyczny dla sytuacji, w której:

  • maleje strumień wzbudzenia Φ (silnik "odwzbudza się" i ma tendencję do rozbiegania),
  • a jednocześnie spada rezystancja obwodu, co podnosi prąd.

Odpowiedź "zwarcia międzyzwojowego w uzwojeniu stojana" spełnia oba warunki. Zwarcie międzyzwojowe w stojanie powoduje zmniejszenie liczby efektywnie czynnych zwojów wzbudzenia, przez co Φ spada. Zależność prędkości od strumienia w silniku komutatorowym można ująć jakościowo jako: gdy Φ maleje, prędkość rośnie. Dodatkowo zwarcie międzyzwojowe obniża rezystancję uzwojenia, co sprzyja wzrostowi prądu.

Pozostałe odpowiedzi są mniej trafne diagnostycznie:

  • "zwarcie zwojowe w uzwojeniu wirnika" zwykle powoduje duże prądy i nagrzewanie, ale wpływ na prędkość w silniku szeregowym nie jest tak jednoznaczny, bo większy prąd może jednocześnie wzmacniać wzbudzenie.
  • "zwarcie między wycinkami komutatora" działa podobnie do zwarć w obwodzie twornika: podnosi prąd i pogarsza komutację, lecz nie daje typowego, jednoznacznego mechanizmu "osłabienia pola stojana" odpowiedzialnego za rozbieganie.
  • "przerwa w uzwojeniu wirnika" prowadzi raczej do spadku momentu/mocy, zaniku pracy lub silnego iskrzenia, a nie do równoczesnego wzrostu prędkości i prądu.

W praktyce serwisowej zestaw: nadmierna prędkość + nadmierny prąd jest sygnałem, by w pierwszej kolejności sprawdzić stan uzwojenia wzbudzenia stojana (np. objawy przegrzania, pomiar rezystancji, testy pod obciążeniem).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To silnik komutatorowy, który może pracować zasilany z AC lub DC. Ma komutator i szczotki, a uzwojenie wzbudzenia (stojan) jest zwykle połączone szeregowo z uzwojeniem twornika (wirnik). Dzięki temu osiąga duże prędkości i jest popularny w elektronarzędziach.
W silnikach komutatorowych prędkość rośnie, gdy maleje strumień wzbudzenia Φ, bo do wytworzenia przeciwnapięcia potrzebna jest wtedy większa prędkość obrotowa. Dlatego usterki zmniejszające liczbę czynnych zwojów stojana (osłabienie wzbudzenia) mogą powodować "rozbieganie".
To zwarcie pomiędzy sąsiednimi zwojami tej samej cewki. Część uzwojenia przestaje efektywnie "pracować", spada liczba czynnych zwojów i rośnie nagrzewanie. W uzwojeniu wzbudzenia skutkuje to osłabieniem pola magnetycznego oraz często zwiększeniem prądu pobieranego z sieci.
Typowe objawy to: podwyższona prędkość obrotowa na biegu jałowym, zwiększony pobór prądu, szybkie nagrzewanie stojana i czasem charakterystyczny zapach przegrzanej izolacji. W praktyce warto porównać prąd z prądem znamionowym oraz sprawdzić, czy silnik nie traci "siły" pod obciążeniem.
Nie zawsze. Zwarcia w wirniku zwykle zwiększają prąd i powodują nagrzewanie oraz gorszą komutację, ale w silniku szeregowym zmiana prądu wpływa jednocześnie na wzbudzenie. To sprawia, że efekt prędkościowy bywa mniej jednoznaczny niż przy usterce stojana, gdzie pole magnetyczne jest bezpośrednio osłabiane.
Zwarcie między wycinkami komutatora łączy elektrycznie sąsiednie segmenty, co zaburza prawidłowe przełączanie prądu w uzwojeniach wirnika. Skutkiem mogą być: wzrost prądu, iskrzenie na szczotkach, spadek sprawności i nagrzewanie. Nie jest to jednak typowy mechanizm powodujący jednoznaczne "odwzbudzenie" stojana.
Przerwa w uzwojeniu wirnika oznacza brak ciągłości obwodu prądowego w części twornika. Zamiast stabilnego wzrostu prądu częściej pojawiają się: brak rozruchu, przerywana praca, spadek momentu i silne iskrzenie. Taki defekt zwykle nie daje kombinacji "duża prędkość + duży prąd" w sposób typowy.
W praktyce wykonuje się m.in. pomiar prądu przy biegu jałowym i pod obciążeniem (porównanie z danymi znamionowymi), oględziny termiczne/nagrzewania oraz pomiary rezystancji uzwojenia (porównawczo). Przy podejrzeniu uszkodzeń izolacji stosuje się też badania izolacji odpowiednimi miernikami.
Usterka stojana często daje objawy związane z osłabieniem wzbudzenia: nadmierna prędkość i wzrost prądu oraz nagrzewanie cewek wzbudzenia. Usterki komutatora/szczotek częściej kojarzą się z intensywnym iskrzeniem, nierówną pracą i spadkiem mocy. Najpewniejsze jest łączenie objawów z pomiarami prądu i oględzinami.
Skup się na skojarzeniu objaw → mechanizm → element. Najpierw ustal, czy objaw wskazuje na zmianę strumienia Φ (prędkość), zmianę rezystancji (prąd) czy problem komutacji (iskrzenie). Potem dopasuj to do stojana, wirnika lub komutatora. Unikaj automatycznego wyboru "zwarcie = tylko prąd".
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 35% zdających egzamin. bardzo trudne

Źródła:

  • Wikipedia: Universal motor — https://en.wikipedia.org/wiki/Universal_motor (dostęp: 2026-02-28)
  • Wikipedia: DC motor (speed–flux relationship) — https://en.wikipedia.org/wiki/DC_motor (dostęp: 2026-02-28)
  • All About Circuits: "Universal Motors" — https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/universal-motors/ (dostęp: 2026-02-28)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z przedmiotu "Maszyny elektryczne" (dział: silniki komutatorowe/uniwersalne)
  • Materiały szkolne/branżowe dotyczące diagnostyki uszkodzeń uzwojeń (zwarcia międzyzwojowe, przerwy, uszkodzenia komutatora)
  • Instrukcje serwisowe elektronarzędzi z silnikiem uniwersalnym (rozdziały: typowe usterki i objawy)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego