KWALIFIKACJA ELE2 - STYCZEŃ 2015

PYTANIE NR 34.
Jaka jest przyczyna zwiększonej prędkości obrotowej jednofazowego silnika komutatorowego szeregowego i zwiększonego poboru prądu z sieci zasilającej?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zwarcie międzyzwojowe w uzwojeniu stojana zmniejsza liczbę skutecznych zwojów wzbudzenia, więc maleje strumień Φ. W silniku szeregowym spadek Φ powoduje wzrost prędkości (n rośnie przy mniejszym Φ), a jednocześnie zmniejsza się SEM E, przez co rośnie prąd pobierany z sieci (I = (U−E)/R).

Pełne wyjaśnienie:

W jednofazowym silniku komutatorowym szeregowym uzwojenie wzbudzenia (stojan) i uzwojenie twornika (wirnik) są połączone szeregowo, więc ten sam prąd płynie przez oba. Prędkość obrotowa zależy od napięcia zasilania, spadków napięcia w obwodzie oraz od strumienia wzbudzenia Φ. W uproszczeniu można to ująć zależnością: n ∝ (U − I·Ra)/Φ. Dodatkowo siła elektromotoryczna spełnia relację E = k·Φ·n.

Jeżeli wystąpi zwarcie międzyzwojowe w uzwojeniu stojana, część zwojów przestaje skutecznie wytwarzać pole magnetyczne. Skutek jest kluczowy: maleje strumień Φ. Gdy Φ spada, silnik ma tendencję do zwiększania prędkości (bo w silniku szeregowym mniejszy strumień oznacza mniejszą "przeciwwagę" elektromagnetyczną dla wzrostu prędkości). Jednocześnie, przy mniejszym Φ, początkowo spada SEM E (spadek Φ dominuje), więc w równaniu prądu I = (U − E)/R różnica (U − E) rośnie, a to powoduje wzrost prądu pobieranego z sieci. Taki zestaw objawów: większa prędkość i większy prąd, jest charakterystyczny dla osłabienia wzbudzenia w obwodzie szeregowym.

Pozostałe odpowiedzi nie pasują do opisanego zestawu objawów:

  • Przerwa w uzwojeniu wirnika lub przerwa w uzwojeniu stojana w obwodzie szeregowym przerywa przepływ prądu, więc silnik nie pracuje (brak jednoczesnego wzrostu prędkości i prądu).
  • Zwarcie międzyzwojowe w uzwojeniu wirnika zwykle powoduje silne iskrzenie, lokalne grzanie i wzrost prądu, ale towarzyszą temu zaburzenia komutacji i dodatkowe straty/"hamowanie", więc typowy efekt nie jest wzrostem prędkości jak przy osłabieniu wzbudzenia stojana.

W praktyce serwisowej taki objaw wymaga szybkiego wyłączenia urządzenia i weryfikacji uzwojenia wzbudzenia (np. pomiar rezystancji, kontrola izolacji międzyzwojowej), bo dalsza praca grozi przegrzaniem i uszkodzeniami wtórnymi.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To silnik, w którym uzwojenie wzbudzenia (stojan) i uzwojenie twornika (wirnik) są połączone szeregowo, więc płynie przez nie ten sam prąd. Ma duży moment rozruchowy i prędkość silnie zależną od obciążenia, a jego stan często ocenia się po prądzie, iskrzeniu i zachowaniu prędkości.
W silniku szeregowym prędkość jest w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalna do strumienia Φ. Gdy Φ maleje (osłabienie wzbudzenia), rośnie prędkość potrzebna do wytworzenia odpowiedniej SEM. Dlatego usterki zmniejszające Φ (np. zwarcie międzyzwojowe stojana) mogą powodować "rozbieganie się" silnika.
To zwarcie pomiędzy sąsiednimi zwojami cewki wzbudzenia. Część uzwojenia przestaje skutecznie pracować, rosną straty cieplne, a maleje skuteczna liczba zwojów. W efekcie spada strumień wzbudzenia, co może zwiększyć prędkość i jednocześnie podnieść pobór prądu.
Często obserwuje się jednocześnie: wzrost prędkości, wzrost prądu, szybkie nagrzewanie oraz pogorszenie pracy (hałas, zapach przegrzania). Objawy mogą narastać pod obciążeniem. To stan niebezpieczny, bo prowadzi do dalszego przegrzewania uzwojeń i uszkodzeń komutatora.
W połączeniu szeregowym przerwa w dowolnym miejscu obwodu przerywa przepływ prądu. Bez prądu nie ma wzbudzenia i nie ma momentu elektromagnetycznego, więc silnik nie może się rozpędzić ani utrzymać pracy. Dlatego "przerwa" nie pasuje do objawu zwiększonego poboru prądu podczas pracy.
Zwykle nie daje typowego wzrostu prędkości jak przy osłabieniu wzbudzenia stojana. Zwarcia w wirniku częściej kojarzą się z iskrzeniem na komutatorze, miejscowym przegrzewaniem i wzrostem prądu, a zaburzona komutacja oraz dodatkowe straty mogą powodować spadek jakości pracy i tendencję do "hamowania".
W praktyce: zwarcie w stojanie częściej daje kombinację wzrost prędkości + wzrost prądu (osłabienie wzbudzenia). Zwarcie w wirniku częściej daje silne iskrzenie, nierówną pracę, lokalne grzanie komutatora oraz wzrost prądu bez charakterystycznego "rozbiegania". Do pewnego rozróżnienia potrzebne są pomiary uzwojeń.
Najczęściej stosuje się pomiar rezystancji uzwojeń (porównawczo), oględziny przegrzań oraz testy izolacji. W serwisie wykorzystuje się też przyrządy do oceny stanu izolacji i nierównomierności uzwojeń. Sam pomiar omomierzem bywa niewystarczający, bo zwarcie międzyzwojowe może mieć małą zmianę rezystancji.
Należy natychmiast wyłączyć urządzenie i zabezpieczyć je przed ponownym załączeniem. Taki objaw może oznaczać osłabienie wzbudzenia i ryzyko nadmiernej prędkości oraz przegrzania. Następnie wykonuje się diagnostykę: kontrolę szczotek i komutatora oraz pomiary uzwojeń zgodnie z procedurą serwisową.
Warto opanować zależności: prędkość–strumień (n rośnie przy spadku Φ) oraz związek SEM z prędkością (E = k·Φ·n). Ucz się "objaw → przyczyna": przerwa = brak pracy, zwarcie stojana = wzrost prędkości i prądu, zwarcie wirnika = iskrzenie i problemy komutacji. Pomagają krótkie tabelki objawów.
info

Statystycznie 64% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że zwarcie międzyzwojowe w uzwojeniu stojana zmniejsza liczbę skutecznych zwojów wzbudzenia, więc maleje strumień Φ.

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z maszyn elektrycznych dla poziomu technikum/branżowej szkoły II stopnia (dział: silniki komutatorowe)
  • Notatki/arkusze z kwalifikacji ELE.2 dotyczące diagnozowania i konserwacji maszyn elektrycznych
  • Instrukcje serwisowe elektronarzędzi z silnikiem szeregowym (sekcja: typowe usterki i objawy)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego