Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA ELE5 - CZERWIEC 2015



PYTANIE NR 12.
Silnik szeregowy prądu stałego ma dane: PN = 8 kW, UN = 440 V, IN = 20 A, Rt = 0,5 ? (całkowita rezystancja twornika), RW = 0,5 ? (rezystancja wzbudzenia). Jaka powinna być całkowita wartość rezystancji rozrusznika, jeżeli początkowy prąd rozruchowy silnika ma być równy dwukrotnemu prądowi znamionowemu?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przy rozruchu silnik stoi, więc SEM ≈ 0 i napięcie UN odkłada się na oporach szeregowanych.
Liczymy: Iroz=2·IN=40 A, więc Rcałk=U/I=440/40=11 Ω. Ponieważ Rt+RW=1 Ω, to Rrozrusznika=11−1=10 Ω.

Pełne wyjaśnienie:

Silnik szeregowy prądu stałego ma uzwojenie wzbudzenia połączone szeregowo z twornikiem, więc w chwili rozruchu cały prąd płynie kolejno przez: rozrusznik, twornik i uzwojenie wzbudzenia.

Kluczowa własność rozruchu: gdy wirnik jeszcze się nie obraca (n≈0), nie powstaje siła elektromotoryczna (SEM) przeciwdziałająca napięciu zasilania. Oznacza to, że w pierwszej chwili startu prąd jest ograniczony praktycznie tylko rezystancją obwodu.

Wymagany prąd rozruchowy ma wynosić 2·IN, więc:

Iroz = 2·20 A = 40 A

Z prawa Ohma dla obwodu rozruchowego:

UN = Iroz · (Rt + RW + Rrozrusznika)

Podstawiamy dane:

440 V = 40 A · (0,5 Ω + 0,5 Ω + Rrozrusznika)

Najpierw wyznaczamy rezystancję całkowitą wymaganą przy 40 A:

Rcałk = 440/40 = 11 Ω

Rezystancja wewnętrzna silnika (twornik + wzbudzenie) wynosi:

Rt + RW = 0,5 Ω + 0,5 Ω = 1 Ω

Stąd rezystancja rozrusznika:

Rrozrusznika = 11 Ω − 1 Ω = 10 Ω

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • 11 Ω to typowy błąd "zakotwiczenia": jest to rezystancja całkowita wymagana w obwodzie, ale nie uwzględnia odjęcia Rt i RW.
  • 21 Ω i 22 Ω mogą wynikać z pomylenia prądu rozruchowego (40 A) z prądem znamionowym (20 A) albo z niepoprawnego dodawania/skalowania oporów.

W praktyce rezystor rozruchowy jest następnie stopniowo wyłączany (zmniejszany), bo wraz ze wzrostem prędkości rośnie SEM i prąd bezpiecznie maleje.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Jak obliczyć rezystancję rozrusznika w silniku szeregowym prądu stałego?
Stosuje się prawo Ohma dla chwili rozruchu, gdy SEM ≈ 0: U = I·(Rt+RW+Rroz). Najpierw liczysz wymagany prąd startu, potem wyznaczasz R całkowitą z U/I i odejmujesz rezystancje wewnętrzne silnika.
Dlaczego przy rozruchu silnika DC nie uwzględnia się siły elektromotorycznej?
SEM w silniku DC jest proporcjonalna do prędkości obrotowej. Na starcie wirnik stoi (n≈0), więc SEM jest znikoma. Wtedy prawie całe napięcie zasilania odkłada się na rezystancjach, co może dać bardzo duży prąd, jeśli nie zastosuje się rozrusznika.
Co oznacza, że silnik jest "szeregowy"?
Oznacza to, że uzwojenie wzbudzenia jest połączone szeregowo z twornikiem, więc przez oba elementy płynie ten sam prąd. Dzięki temu silnik ma duży moment rozruchowy, ale wymaga kontroli prądu startowego (np. rezystorem rozruchowym).
Jakie rezystancje trzeba zsumować w obwodzie rozruchu silnika szeregowego?
W chwili rozruchu w szeregu występują: rezystancja twornika Rt, rezystancja uzwojenia wzbudzenia RW oraz rezystancja rozrusznika Rroz. Pominięcie Rt+RW to częsty błąd, bo zaniża opór i zawyża prąd.
Czy moc znamionowa PN jest potrzebna do obliczenia rezystancji rozrusznika?
W typowym zadaniu rozruchowym nie. Przy rozruchu decyduje zależność U = I·R i założony prąd startu. Moc znamionowa dotyczy pracy ustalonej, gdy występuje SEM i część napięcia "znika" na SEM, więc proste P=U·I nie opisuje rozruchu.
Jakie błędy najczęściej popełnia się przy zadaniach o prądzie rozruchowym?
Najczęstsze to: (1) nieuwzględnienie Rt i RW, (2) przyjęcie Iroz=IN zamiast 2·IN, (3) zatrzymanie się na R=U/I bez odjęcia oporów wewnętrznych, (4) mylenie rozruchu z pracą ustaloną (SEM).
Kiedy w rozruszniku rezystorowym wyłącza się kolejne stopnie oporu?
W miarę wzrostu prędkości silnika. Gdy silnik przyspiesza, rośnie SEM, a więc prąd naturalnie maleje. Aby nie tracić mocy na rezystorach i umożliwić dalsze zwiększanie prędkości, stopnie oporu są stopniowo bocznikowane/wyłączane zgodnie z procedurą rozruchu.
Jakie znaczenie ma ograniczenie prądu rozruchowego do 2×IN?
To kompromis między uzyskaniem odpowiedniego momentu rozruchowego a ochroną uzwojeń przed przegrzaniem. Zbyt duży prąd startu obciąża termicznie twornik i wzbudzenie oraz może powodować spadki napięcia w sieci zasilającej. Ustalona wielokrotność upraszcza dobór R rozrusznika.
Jak sprawdzić, czy odpowiedź 10 Ω ma sens bez pełnych obliczeń?
Można wykonać szybki test: dla 40 A całkowity opór musi wynosić ok. 440/40=11 Ω. Skoro sam silnik ma już 0,5+0,5=1 Ω, to rozrusznik powinien dać brakujące ok. 10 Ω. Jeśli wynik jest rzędu kilkunastu omów, zwykle jest realistyczny dla takiego zadania.
Dlaczego odpowiedź 11 Ω bywa mylona z rezystancją rozrusznika?
Bo 11 Ω wychodzi bezpośrednio z U/I i jest "pierwszym" wynikiem, który się pojawia. To typowy błąd zatrzymania się na pośrednim etapie: 11 Ω to rezystancja całego obwodu na starcie. Dopiero po odjęciu rezystancji wewnętrznej silnika dostaje się samą rezystancję rozrusznika.
info

Statystycznie 42% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że przy rozruchu silnik stoi, więc SEM ≈ 0 i napięcie UN odkłada się na oporach szeregowanych.Liczymy: Iroz=2·IN=40 A, więc Rcałk=U/I=440/40=11 Ω.

Źródła:

  • https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_pr%C4%85du_sta%C5%82ego (sekcja o budowie i zasadzie działania, dostęp: 2026-02-18)
  • https://en.wikipedia.org/wiki/DC_motor (opis back EMF/SEM i zachowania przy rozruchu, dostęp: 2026-02-18)
  • https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-13/dc-motor-principles/ (podstawy SEM w silniku DC i rozruch, dostęp: 2026-02-18)

Materiały:

  • Notatki/rozdział o silnikach prądu stałego: rozruch, SEM, charakterystyki
  • Zadania rachunkowe z prawa Ohma dla obwodów szeregowych z rezystancją dodatkową
  • Materiały dydaktyczne o rozrusznikach rezystorowych i sposobach ograniczania prądu rozruchowego
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego