KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2022

PYTANIE NR 38.
W jaki sposób zwarcie międzyzwojowe w uzwojeniu D1 – D2 wpłynie na pracę silnika, którego schemat przedstawiono na ilustracji?
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny związany z pracą silnika, co jest istotne w kontekście kwalifikacji zawodowej
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zwarcie międzyzwojowe w uzwojeniu D1–D2 zmniejsza efektywną liczbę zwojów, więc osłabia strumień wzbudzenia Φ. W silniku prądu stałego z połączeniem szeregowym spadek Φ (w mianowniku zależności prędkości) powoduje wzrost prędkości obrotowej wirnika i może prowadzić do niebezpiecznego "rozbiegania".

Pełne wyjaśnienie:

W pokazanym układzie uzwojenie D1–D2 jest włączone szeregowo z twornikiem (A1–A2), więc przez obwód płynie ten sam prąd. Dla silnika prądu stałego prędkość obrotowa jest w przybliżeniu opisana zależnością n ≈ (U − I·R)/(k·Φ), gdzie Φ to strumień magnetyczny wytwarzany przez uzwojenie wzbudzenia.

Zwarcie międzyzwojowe oznacza, że część zwojów uzwojenia jest "ominięta" (zwarta). Skutkiem jest spadek efektywnej liczby zwojów N, a więc osłabienie wzbudzenia: przy tym samym prądzie mniejsza liczba zwojów wytwarza mniejszy strumień, bo w uproszczeniu Φ ≈ N·I. Gdy Φ maleje, a napięcie zasilania pozostaje podobne, iloraz w zależności prędkości rośnie, więc prędkość wirnika wzrasta.

Dlatego poprawna jest odpowiedź: "Zwiększy się wartość prędkości obrotowej wirnika." To typowy objaw osłabienia wzbudzenia w silniku szeregowym i może być groźny (zjawisko "rozbiegnięcia").

Pozostałe odpowiedzi są błędne z następujących powodów:

  • "Zmniejszy się wartość prądu pobieranego przez silnik." Zwarcie międzyzwojowe zwykle nie zmniejsza poboru prądu; lokalnie powoduje duże prądy w zwartych zwojach, nagrzewanie i często pogorszenie warunków pracy.
  • "Zmniejszy się wartość prędkości obrotowej wirnika." To częsta pomyłka wynikająca z intuicji "uszkodzenie = spadek prędkości". W silniku szeregowym kluczowy jest spadek Φ, który działa odwrotnie: prędkość rośnie.
  • "Zwiększy się wartość strumienia magnetycznego wzbudzenia." Jest przeciwnie: zwarcie międzyzwojowe zmniejsza efektywną liczbę zwojów, więc strumień słabnie.

Wskazówka egzaminacyjna: najpierw rozpoznaj typ połączenia uzwojeń na schemacie (szeregowe czy bocznikowe), a dopiero potem oceniaj wpływ zmian Φ na prędkość.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Zwarcie międzyzwojowe to połączenie elektryczne między sąsiednimi zwojami tej samej cewki, które "omija" część uzwojenia. Skutkiem jest spadek efektywnej liczby zwojów i silne lokalne nagrzewanie. W uzwojeniu wzbudzenia oznacza to zwykle osłabienie strumienia magnetycznego.
Silnik szeregowy DC rozpoznasz po tym, że uzwojenie wzbudzenia jest włączone szeregowo z twornikiem: prąd z "+" przechodzi przez uzwojenie wzbudzenia, potem przez szczotki/komutator (A1–A2), a następnie wraca do "–". Ten sam prąd płynie przez wszystkie elementy.
W uproszczeniu prędkość silnika DC spełnia zależność n ≈ (U − I·R)/(k·Φ). Gdy strumień wzbudzenia Φ maleje, mianownik robi się mniejszy, więc iloraz rośnie. To właśnie dlatego spadek Φ (np. przy zwarciu międzyzwojowym uzwojenia wzbudzenia) prowadzi do wzrostu prędkości.
Zwarcie międzyzwojowe w D1–D2 zmniejsza liczbę "aktywnych" zwojów uzwojenia wzbudzenia, więc osłabia strumień Φ. W silniku szeregowym DC osłabienie wzbudzenia powoduje wzrost prędkości obrotowej wirnika. Jest to zjawisko potencjalnie niebezpieczne przy pracy na małym obciążeniu.
Tak. Silnik szeregowy DC może osiągać bardzo duże prędkości przy małym obciążeniu, zwłaszcza gdy wzbudzenie jest osłabione (mniejszy strumień Φ). Ponieważ prędkość rośnie, gdy Φ maleje, pojawia się ryzyko mechanicznego uszkodzenia wirnika lub komutatora. To klasyczne "rozbieganie" silnika.
Typowe objawy to nietypowe zachowanie prędkości (często wzrost), pogorszenie momentu, wzrost temperatury i zapach przegrzanej izolacji, iskrzenie na komutatorze oraz zakłócenia pracy pod obciążeniem. Dodatkowo w miejscu zwarcia powstają duże prądy wirowe w zwartych zwojach, co przyspiesza degradację uzwojenia.
Przy zwarciu międzyzwojowym część uzwojenia zostaje elektrycznie "ominięta", więc efektywna liczba zwojów spada. A to właśnie liczba zwojów i prąd decydują o wytwarzanym strumieniu (w uproszczeniu Φ ~ N·I). Skoro N maleje, to strumień wzbudzenia nie rośnie, tylko słabnie.
Przerwa w uzwojeniu powoduje brak ciągłości obwodu (silnik może nie ruszyć lub pracować niestabilnie), natomiast zwarcie międzyzwojowe zachowuje ciągłość, ale zmienia parametry cewki (mniej "aktywnych" zwojów, większe grzanie). W praktyce odróżnia się je pomiarami rezystancji, testami izolacji i obserwacją nagrzewania.
Pomocne są: pomiar rezystancji uzwojeń (porównawczo), badanie izolacji (megomomierz), obserwacja nierównomiernego nagrzewania, testy spadków napięć na odcinkach uzwojenia oraz oględziny komutatora (iskrzenie, przebarwienia). W praktyce często stosuje się też specjalne przyrządy do prób międzyzwojowych.
Najczęściej: (1) ignorowanie schematu i nierozpoznanie połączenia szeregowego, (2) automatyczne założenie, że "zwarcie" zawsze zmniejsza prędkość, (3) mylenie zwarcia międzyzwojowego z doziemieniem lub przerwą, (4) mylenie silnika szeregowego z bocznikowym. Na egzaminie zawsze powiąż zmianę Φ z równaniem prędkości.
info

Statystycznie 66% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że zwarcie międzyzwojowe w uzwojeniu D1–D2 zmniejsza efektywną liczbę zwojów, więc osłabia strumień wzbudzenia Φ.

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Silnik prądu stałego" – opis zależności prędkości od strumienia i parametrów obwodu, https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_pr%C4%85du_sta%C5%82ego - dostęp 2026-03-01
  • Wikipedia (PL): "Silnik szeregowy" – charakterystyka silnika szeregowego i ryzyko rozbiegania przy osłabieniu wzbudzenia, https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_szeregowy - dostęp 2026-03-01
  • All About Circuits: "DC Motor Calculations" (zależność prędkości od SEM/strumienia; ujęcie modelowe silnika DC), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-13/dc-motor-calculations/ - dostęp 2026-03-01

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z działu "Maszyny elektryczne" (silniki prądu stałego)
  • Instrukcje serwisowe/DTR napędów DC (objawy zwarć międzyzwojowych, procedury diagnostyczne)
  • Materiały dydaktyczne o zależności n≈(U−I·R)/(k·Φ) i skutkach osłabienia wzbudzenia

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego