KWALIFIKACJA ELE5 - CZERWIEC 2016

PYTANIE NR 10.
Jaki będzie skutek zwiększenia rezystancji regulatora Rfr w obwodzie wzbudzenia silnika bocznikowego prądu stałego pracującego przy stałym momencie obciążającym, którego schemat układu połączeń zamieszczono na rysunku?
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny obwodu wzbudzenia silnika bocznikowego prądu stałego.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zwiększenie rezystancji Rfr w obwodzie wzbudzenia zmniejsza prąd wzbudzenia, a więc osłabia strumień. Przy stałym momencie obciążenia silnik musi "nadrobić" spadek strumienia wzrostem prądu twornika. Słabsze pole powoduje też wzrost prędkości (dla podobnego napięcia). W efekcie rośnie prędkość i zwykle rośnie prąd pobierany z sieci.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku bocznikowym prądu stałego uzwojenie wzbudzenia jest zasilane równolegle do twornika. Rezystor/regulator Rfr włączony w obwód wzbudzenia służy do zmiany prądu wzbudzenia.

1) Co się dzieje po zwiększeniu Rfr?
Zwiększenie rezystancji w obwodzie wzbudzenia powoduje spadek prądu wzbudzenia, a tym samym spadek strumienia magnetycznego (osłabienie wzbudzenia).

2) Wpływ na prędkość
W maszynie DC prędkość jest powiązana z SEM twornika i strumieniem: przy danym napięciu zasilania, gdy strumień maleje, aby spełnić równowagę napięć, prędkość ma tendencję do wzrostu. Dlatego osłabienie wzbudzenia jest klasyczną metodą zwiększania prędkości silnika bocznikowego.

3) Warunek stałego momentu obciążenia
Moment elektromagnetyczny zależy od strumienia i prądu twornika. Jeśli obciążenie wymusza stały moment, to po zmniejszeniu strumienia silnik musi zwiększyć prąd twornika, żeby wytworzyć ten sam moment. To jest kluczowy fragment zadania: moment nie "spada", bo obciążenie go wymusza.

4) Co z prądem pobieranym z sieci?
Prąd z sieci w silniku bocznikowym to suma prądu twornika i prądu wzbudzenia. Po zwiększeniu Rfr prąd wzbudzenia maleje, ale prąd twornika rośnie (dla stałego momentu). W typowym wniosku egzaminacyjnym dominuje wzrost prądu twornika, więc całkowity prąd pobierany z sieci rośnie.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • Stwierdzenia o zmniejszeniu prędkości są sprzeczne z efektem osłabienia wzbudzenia, które zwiększa prędkość.
  • Warianty mówiące, że prąd z sieci nie ulegnie zmianie, pomijają warunek stałego momentu: aby utrzymać moment przy mniejszym strumieniu, prąd twornika musi się zmienić (zwykle wzrosnąć), więc pobór z sieci nie pozostaje stały.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Silnik bocznikowy DC to silnik, w którym uzwojenie wzbudzenia jest połączone równolegle (bocznikowo) do twornika. Dzięki temu prąd wzbudzenia jest w przybliżeniu niezależny od prądu twornika, a prędkość bez regulacji jest stosunkowo stabilna w szerokim zakresie obciążeń.
Rfr ogranicza prąd płynący przez uzwojenie wzbudzenia. Zwiększając Rfr, zmniejszasz prąd wzbudzenia, a więc osłabiasz strumień magnetyczny. To typowa metoda regulacji prędkości silnika bocznikowego: słabsze wzbudzenie zwykle oznacza większą prędkość.
Przy zasilaniu stałym napięciem SEM twornika zależy m.in. od prędkości i strumienia. Gdy strumień maleje (osłabienie pola), aby "zrównoważyć" napięcie zasilania, silnik zwiększa prędkość. Dlatego osłabienie wzbudzenia jest metodą podwyższania prędkości.
Stały moment obciążający oznacza, że maszyna napędzana przez silnik wymaga wytworzenia tej samej wartości momentu mimo zmian parametrów silnika. W obliczeniach jakościowych wymusza to wniosek, że gdy strumień spada, prąd twornika musi wzrosnąć, aby moment pozostał taki sam.
Prąd wzbudzenia maleje, ponieważ uzwojenie wzbudzenia ma większą rezystancję całkowitą w swojej gałęzi. Skutek to osłabienie pola magnetycznego. To ważne, bo w silniku bocznikowym prąd wzbudzenia nie jest tym samym co całkowity prąd pobierany z sieci.
W zadaniach z warunkiem stałego momentu typowy wniosek jest taki, że rośnie prąd twornika, więc całkowity prąd zasilania zwykle rośnie. Jednocześnie prąd wzbudzenia maleje. Ostateczny bilans zależy od wielkości zmian, ale w ujęciu egzaminacyjnym przy stałym momencie przyjmuje się wzrost poboru prądu.
Najczęściej myli się prąd wzbudzenia z prądem pobieranym z sieci oraz zapomina o warunku stałego momentu. Uczeń widzi "większa rezystancja" i automatycznie wybiera spadek prądu i spadek prędkości. Tymczasem osłabienie pola zwiększa prędkość, a moment wymusza zmianę prądu twornika.
Prąd twornika płynie przez wirującą część (twornik) i jest związany bezpośrednio z wytwarzaniem momentu. Prąd zasilania (z sieci) jest sumą prądu twornika i prądu wzbudzenia, bo gałęzie są równoległe. W pytaniach trzeba zawsze ustalić, o który prąd chodzi.
Zbyt duże osłabienie wzbudzenia może doprowadzić do nadmiernego wzrostu prędkości, pogorszenia komutacji i wzrostu obciążenia cieplnego (bo rośnie prąd twornika przy wymaganym momencie). W eksploatacji technik elektryk powinien kontrolować nastawy i nie dopuszczać do pracy poza dopuszczalnym zakresem.
Opanuj trzy zależności jakościowe: (1) większa rezystancja w obwodzie wzbudzenia → mniejszy strumień, (2) mniejszy strumień → większa prędkość, (3) przy stałym momencie mniejszy strumień → większy prąd twornika. Trenuj rozróżnianie: prąd wzbudzenia vs prąd z sieci.
info

Około 60% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Eksperci podkreślają: "Zwiększenie rezystancji Rfr w obwodzie wzbudzenia zmniejsza prąd wzbudzenia, a więc osłabia strumień."

Materiały:

  • Brak możliwości weryfikacji źródła - wiedza ogólna z dziedziny maszyn elektrycznych (silniki prądu stałego bocznikowe)
  • Brak możliwości weryfikacji źródła - wiedza ogólna z elektrotechniki: zależności momentu i SEM w maszynach DC
  • UWAGA: Dostępne tylko 2 weryfikowalne źródła. Powód: brak podanego tytułu podręcznika/strony normy lub aktu prawnego w treści zadania.

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego