KWALIFIKACJA ELM6 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 14.
W urządzeniu mechatronicznym zastosowano napęd z wykorzystaniem silnika bocznikowego prądu stałego. Według którego schematu należy podłączyć silnik w napędzie, aby jego wirnik obracał się w lewo (polaryzacja początków uzwojeń twornika i wzbudzenia powinna być różnoimienna)?
Ilustracja przedstawia cztery schematy elektryczne oznaczone literami A, B, C i D.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W silniku bocznikowym prądu stałego kierunek obrotów zależy od zwrotu momentu, który wynika z relacji między kierunkiem prądu twornika a biegunowością pola wzbudzenia.
Poprawny jest schemat, w którym początki uzwojeń twornika i wzbudzenia mają polaryzację różnoimienną, co daje wymagany obrót wirnika w lewo.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku bocznikowym prądu stałego uzwojenie wzbudzenia jest zasilane równolegle (bocznikowo) względem twornika. Moment elektromagnetyczny powstaje w wyniku oddziaływania pola magnetycznego wzbudzenia oraz prądu płynącego w przewodnikach twornika. Kierunek momentu (a więc i kierunek obrotów wirnika) zależy od tego, jak są względem siebie "ustawione" zwroty: pola i prądu.

Jeżeli zmienimy polaryzację tylko jednego z tych elementów (tylko twornika albo tylko wzbudzenia), to zmienia się zwrot momentu i wirnik zaczyna obracać się w przeciwnym kierunku. Natomiast gdy jednocześnie odwrócimy polaryzację zarówno twornika, jak i wzbudzenia, zwrot momentu może pozostać taki sam (bo zmiana zachodzi "podwójnie").

W tym zadaniu warunek jest podany wprost: polaryzacja początków uzwojeń twornika i wzbudzenia powinna być różnoimienna. Oznacza to, że na schemacie trzeba wybrać połączenie, w którym początki uzwojeń mają przeciwne bieguny zasilania. Taki układ zapewnia wskazany w treści efekt: obrót wirnika w lewo (zgodnie z konwencją przyjętą w zadaniu i na rysunku).

Pozostałe schematy są niepoprawne, ponieważ pokazują inną relację biegunowości (np. jednoimienną na początkach uzwojeń lub odwrócenie nie tego obwodu), co skutkuje innym kierunkiem momentu: obrotem w prawo, brakiem spełnienia warunku różnoimienności albo niezgodnością z oznaczeniami początków uzwojeń.

W praktyce egzaminacyjnej warto zapamiętać regułę: kierunek obrotów w DC zmienisz, odwracając prąd twornika lub odwracając pole wzbudzenia (ale nie oba naraz, jeśli celem jest zmiana kierunku). Następnie sprawdzasz, czy wybrany schemat spełnia warunek polaryzacji początków uzwojeń.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Silnik bocznikowy DC to silnik, w którym uzwojenie wzbudzenia jest połączone równolegle (bocznikowo) do obwodu twornika. Dzięki temu prąd wzbudzenia jest w dużym stopniu niezależny od obciążenia, a prędkość obrotowa jest względnie stabilna w porównaniu z silnikiem szeregowym.
Kierunek obrotów zmienia się przez odwrócenie polaryzacji tylko jednego obwodu: albo twornika, albo wzbudzenia. Jeśli odwrócisz jednocześnie oba, kierunek momentu często pozostanie ten sam. W zadaniach sprawdza się relację biegunowości i oznaczenia początków uzwojeń.
Moment zależy od iloczynu "zwrotu pola" i "zwrotu prądu twornika". Gdy odwrócisz jednocześnie pole (wzbudzenie) i prąd twornika, zmieniają się oba czynniki naraz, więc ich iloczyn może pozostać taki sam. To częsty "haczyk" w pytaniach o kierunek obrotów silników DC.
"Początek uzwojenia" to zacisk oznaczający umowny start nawinięcia. Polaryzacja początków mówi, do którego bieguna zasilania są podłączone te zaciski. W schematach jest to kluczowe, bo determinuje zwrot prądu w uzwojeniu i zwrot pola magnetycznego w maszynie.
Najczęściej myli się: (1) silnik bocznikowy z szeregowym, (2) "początek" z "końcem" uzwojenia, (3) konwencję patrzenia na wał (lewo/prawo). Błąd powoduje wybór połączenia, które spełnia część warunku, ale daje przeciwny zwrot momentu.
Kontrolę wykonuje się przy uruchamianiu napędu po montażu, po wymianie silnika, po przepięciu przewodów, a także po naprawie przekształtnika lub sterownika. Zły kierunek obrotów może uszkodzić mechanizm (np. śrubę, przekładnię) albo spowodować niebezpieczny ruch elementów wykonawczych.
Wykonaj próbę na małym napięciu lub z ograniczeniem prądu, bez obciążenia mechanicznego, a jeśli to możliwe – z odłączonym napędem od mechanizmu (sprzęgło, luźne połączenie). Najpierw obserwuj reakcję, dopiero potem zwiększaj napięcie/zadanie prędkości do wartości nominalnych.
Nie zawsze. "W lewo" zależy od tego, z której strony obserwujesz wał (od strony czoła silnika czy od strony napędu). Dlatego w dobrze przygotowanych zadaniach jest rysunek lub dopisek o kierunku patrzenia. Jeśli tego brakuje, rośnie ryzyko niejednoznacznej interpretacji.
Najważniejsze są: oznaczenia zacisków twornika i wzbudzenia (początek/koniec), biegunowość zasilania oraz sposób połączenia równoległego uzwojenia wzbudzenia. Dodatkowo trzeba sprawdzić, czy schemat nie odwraca obu obwodów jednocześnie, bo wtedy kierunek może się nie zmienić.
Ćwicz na krótkich zadaniach: identyfikacja twornika i wzbudzenia, zmiana kierunku przez odwrócenie jednego obwodu, interpretacja oznaczeń zacisków oraz analiza skutków przepięcia przewodów. Pomaga też rysowanie własnych prostych schematów i opisywanie zwrotu prądu oraz pola.
info

Statystycznie 64% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Źródła:

  • Wikipedia (EN): DC motor – sekcja o kierunku obrotów i zależności od prądu/strumienia, https://en.wikipedia.org/wiki/DC_motor (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia (EN): Separately excited motor / shunt DC motor – opis wzbudzenia i zależności kierunku momentu od pola i prądu, https://en.wikipedia.org/wiki/Separately_excited_motor (dostęp: 2026-02-27)
  • All About Circuits: DC Motor Direction – omówienie zmiany kierunku przez odwrócenie biegunowości twornika lub pola, https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-13/dc-motor-direction/ (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z maszyn elektrycznych DC (silniki bocznikowe, zmiana kierunku obrotów)
  • Instrukcje laboratoryjne/ćwiczenia z napędów elektrycznych w technice mechatronicznej
  • Karty katalogowe silników DC (opis zacisków i oznaczeń początków uzwojeń)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego