KWALIFIKACJA ELE5 - STYCZEŃ 2024

PYTANIE NR 38.
Które z wymienionych stwierdzeń, dotyczących pracy silnika bocznikowego prądu stałego, świadczy o występującej w nim nieprawidłowości?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W silniku bocznikowym uzwojenie wzbudzenia i twornika są połączone równolegle, więc mają to samo napięcie. Ponieważ uzwojenie wzbudzenia ma dużą rezystancję, jego prąd jest mały, a prąd twornika zwykle znacznie większy. Gdy prąd wzbudzenia jest większy niż prąd twornika, wskazuje to na poważną usterkę obwodu twornika.

Pełne wyjaśnienie:

Silnik bocznikowy prądu stałego ma uzwojenie wzbudzenia połączone równolegle z uzwojeniem twornika. Oznacza to, że w typowym układzie zasilania zachodzi: U_wzb = U_tw. O tym, jakie prądy popłyną w poszczególnych gałęziach, decydują głównie ich rezystancje (w ujęciu jakościowym: im większa rezystancja, tym mniejszy prąd przy tym samym napięciu).

Uzwojenie wzbudzenia jest nawijane cienkim drutem i ma dużo zwojów, więc ma dużą rezystancję i pobiera relatywnie mały prąd. Z kolei uzwojenie twornika ma małą rezystancję (grubszy przewód, inna konstrukcja), dlatego prąd twornika jest zazwyczaj znacznie większy niż prąd wzbudzenia. W poprawnej pracy typowa relacja to: I_tw >> I_wzb.

Dlatego stwierdzenie, że prąd w obwodzie wzbudzenia jest większy niż w obwodzie twornika, jest sygnałem nieprawidłowości. Taka sytuacja może wynikać m.in. z uszkodzeń w obwodzie twornika (np. przerwa, zły styk, problemy komutacji), które ograniczają prąd twornika, podczas gdy prąd wzbudzenia pozostaje na poziomie wynikającym z napięcia i rezystancji uzwojenia.

  • "Prąd w obwodzie wzbudzenia jest mniejszy niż w obwodzie twornika" – to zjawisko typowe i oczekiwane w silniku bocznikowym, więc nie wskazuje na usterkę samo w sobie.
  • "Prędkość obrotowa na biegu jałowym jest większa od znamionowej" – na małym obciążeniu prędkość może wzrosnąć w porównaniu do pracy pod obciążeniem; samo sformułowanie nie przesądza o awarii (dopiero nadmierny wzrost mógłby sugerować problem z wzbudzeniem).
  • "Prędkość obrotowa wzrasta przy osłabieniu wzbudzenia" – to klasyczna cecha regulacyjna silnika DC: gdy strumień Φ maleje, prędkość n rośnie (w przybliżeniu n ~ U/Φ). Nie jest to objaw uszkodzenia, lecz zasada regulacji prędkości powyżej znamionowej.

Wniosek egzaminacyjny: w silniku bocznikowym należy kojarzyć mały prąd wzbudzenia z dużą rezystancją uzwojenia pola, a wzrost prędkości przy osłabieniu pola traktować jako zjawisko normalne dla tej maszyny.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To silnik DC, w którym uzwojenie wzbudzenia jest połączone równolegle z uzwojeniem twornika. Obie gałęzie mają to samo napięcie zasilania, ale różne prądy, bo uzwojenia mają różne rezystancje i konstrukcję.
Bo uzwojenie wzbudzenia ma zwykle dużą rezystancję (cienki drut, dużo zwojów), więc przy tym samym napięciu pobiera mały prąd. Twornik ma małą rezystancję, dlatego jego prąd jest znacznie większy.
W typowej pracy zachodzi I_tw >> I_wzb. Jeśli obserwujesz sytuację odwrotną (I_wzb > I_tw), to sygnał, że prąd twornika jest nienaturalnie ograniczony (np. przerwa, zły styk, uszkodzenie komutacji) i wymaga diagnostyki.
Nie. To normalna cecha regulacyjna silnika DC: gdy strumień wzbudzenia Φ maleje, prędkość n rośnie (w przybliżeniu n ~ U/Φ). W praktyce tak uzyskuje się prędkości powyżej znamionowej, ale trzeba pilnować ograniczeń mechanicznych.
Przerwa lub zły styk w obwodzie twornika ogranicza prąd twornika, przez co silnik może nie wytwarzać momentu, może nierówno pracować lub nie ruszyć. Wtedy relacja prądów może wyglądać "nienaturalnie", np. prąd wzbudzenia pozornie dominuje.
Na biegu jałowym obciążenie jest małe, więc spadki napięć i potrzebny moment są mniejsze, a prędkość może wzrosnąć względem pracy znamionowej. Sam fakt "większa" nie zawsze oznacza awarię; niepokojący jest dopiero nadmierny wzrost, zwłaszcza przy problemach z wzbudzeniem.
To jakościowy opis, że prędkość obrotowa n rośnie, gdy rośnie napięcie U, oraz rośnie, gdy maleje strumień wzbudzenia Φ (osłabienie pola). Dlatego regulacja napięciem daje zmianę prędkości "w dół i w górę", a osłabienie pola służy głównie do pracy powyżej znamionowej.
Najczęściej mierzy się prąd twornika i prąd wzbudzenia, napięcie zasilania, prędkość, a także sprawdza rezystancje uzwojeń i stan komutatora/szczotek. Niezgodna relacja prądów lub nietypowa prędkość to sygnał do dalszych testów.
Bo intuicyjnie "szybciej" kojarzy się z niebezpiecznym stanem. W silnikach DC wzrost prędkości przy osłabieniu wzbudzenia wynika jednak z fizyki zależności n od Φ i jest wykorzystywany celowo. Egzamin sprawdza rozróżnienie zjawiska normalnego od awarii.
Często myli się role gałęzi równoległych (zakłada się "jeden prąd wszędzie"), ignoruje wpływ rezystancji uzwojeń oraz uznaje osłabienie wzbudzenia za usterkę zamiast metodę regulacji. Warto zawsze zacząć od: to samo U w gałęziach, różne R, więc różne I.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 26% zdających egzamin. bardzo trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że w silniku bocznikowym uzwojenie wzbudzenia i twornika są połączone równolegle, więc mają to samo napięcie.

Źródła:

  • Wikipedia: "DC motor" (sekcje: Shunt motor, Speed control) https://en.wikipedia.org/wiki/DC_motor - accessed 2026-02-18
  • All About Circuits: "DC Motor" (omówienie typów: shunt/series/compound i zachowania prędkości) https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-13/dc-motor/ - accessed 2026-02-18
  • Electrical4U: "DC Shunt Motor" (zasada działania, prądy, regulacja prędkości) https://www.electrical4u.com/dc-shunt-motor/ - accessed 2026-02-18

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z "Maszyn elektrycznych" (dział: maszyny prądu stałego, silnik bocznikowy)
  • Notatki z zajęć o charakterystykach mechanicznych i regulacyjnych silników DC (n = (U − I_a·R_a)/(k·Φ))
  • Materiały producentów napędów DC dotyczące regulacji pola i pracy powyżej prędkości znamionowej

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego