KWALIFIKACJA ELE5 - CZERWIEC 2021

PYTANIE NR 34.
Która z wymienionych przyczyn wywołuje nagły wzrost prędkości obrotowej w czasie pracy silnika bocznikowego prądu stałego?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przerwa w uzwojeniu wzbudzenia powoduje zanik lub silne osłabienie strumienia magnetycznego. W silniku bocznikowym DC, przy prawie stałym napięciu zasilania, spadek strumienia prowadzi do wzrostu prędkości obrotowej (zjawisko "rozbiegania"). Zwarcia/przerwy w tworniku zwykle zmniejszają moment lub zatrzymują napęd.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku bocznikowym prądu stałego uzwojenie wzbudzenia jest zasilane równolegle do twornika, a jego zadaniem jest wytworzenie strumienia magnetycznego w szczelinie powietrznej. Prędkość obrotowa takiego silnika zależy jakościowo od napięcia zasilania oraz od wartości strumienia wzbudzenia: gdy strumień maleje, silnik może wejść na wyższą prędkość, aby wytworzyć odpowiednią SEM przeciwelektromotoryczną w tworniku.

Dlatego odpowiedź "Przerwa w uzwojeniu wzbudzenia." jest poprawna: przerwa w obwodzie pola powoduje gwałtowny spadek prądu wzbudzenia, a więc osłabienie lub zanik strumienia. Przy niezmienionym napięciu zasilania układ elektromechaniczny dąży do nowego punktu pracy, co objawia się nagłym wzrostem prędkości. W praktyce jest to stan niebezpieczny (ryzyko rozbiegania), dlatego w napędach DC stosuje się nadzór zaniku wzbudzenia.

Pozostałe odpowiedzi nie opisują typowej przyczyny nagłego wzrostu prędkości w silniku bocznikowym:

  • "Zwarcie w obwodzie twornika." zwykle powoduje bardzo duży prąd, spadek napięć na elementach obwodu, przegrzewanie i zadziałanie zabezpieczeń. Skutkiem jest spadek momentu użytecznego, silne iskrzenie lub wyłączenie, a nie stabilny wzrost prędkości.
  • "Przerwa w obwodzie twornika." oznacza brak prądu twornika, czyli praktycznie brak momentu elektromagnetycznego. Silnik najczęściej zwalnia i zatrzymuje się (co najwyżej może chwilowo "dobiec" bez napędu z bezwładności), więc nie jest to przyczyna nagłego wzrostu prędkości podczas pracy napędowej.
  • "Zwarcie w uzwojeniu komutacyjnym." dotyczy uzwojenia pomocniczego poprawiającego komutację. Taka usterka może pogorszyć komutację, zwiększyć iskrzenie i nagrzewanie, ale sama w sobie nie jest typowym mechanizmem powodującym nagły wzrost prędkości jak przy zaniku wzbudzenia głównego.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w silniku DC pojawia się objaw "nagle rosną obroty", w pierwszej kolejności rozważ usterki prowadzące do osłabienia pola (zanik wzbudzenia, przerwa w obwodzie wzbudzenia, utrata zasilania wzbudzenia).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Silnik bocznikowy DC to silnik, w którym uzwojenie wzbudzenia jest podłączone równolegle (bocznikowo) do twornika. Dzięki temu strumień wzbudzenia jest zwykle dość stabilny, a prędkość przy zmianach obciążenia jest bardziej stała niż w silniku szeregowym.
Przerwa we wzbudzeniu zmniejsza prąd wzbudzenia, więc spada strumień magnetyczny. Przy prawie stałym napięciu zasilania silnik "szuka" nowego punktu równowagi i zwiększa prędkość, bo przy mniejszym strumieniu do wytworzenia wymaganej SEM potrzebne są wyższe obroty.
Zanik wzbudzenia to sytuacja, w której pole magnetyczne wytwarzane przez uzwojenie wzbudzenia znika lub jest znacznie osłabione (np. przez przerwę, uszkodzenie zasilacza wzbudzenia, luźny zacisk). Może to prowadzić do niebezpiecznego wzrostu prędkości.
Zwykle nie. Zwarcie w obwodzie twornika powoduje bardzo duży prąd, spadek momentu użytecznego przez przeciążenie obwodu, nagrzewanie i szybkie zadziałanie zabezpieczeń. Typowym objawem są problemy z pracą, iskrzenie i wyłączenie, a nie "rozbieganie".
Przerwa w tworniku oznacza brak prądu twornika, a więc brak momentu elektromagnetycznego. Silnik nie jest wtedy napędzany elektrycznie i zazwyczaj zwalnia do zatrzymania (może kręcić się chwilę z bezwładności). Nie jest to typowa przyczyna nagłego wzrostu obrotów.
Najczęstsze objawy to szybki wzrost prędkości obrotowej, spadek momentu przy obciążeniu, możliwe pogorszenie komutacji (iskrzenie) oraz wzrost ryzyka uszkodzeń mechanicznych. W praktyce taki stan wymaga natychmiastowej reakcji i sprawdzenia obwodu wzbudzenia.
Stosuje się układy nadzoru prądu lub napięcia wzbudzenia (przekaźniki/układy sterowania wykrywające spadek wzbudzenia) oraz logikę blokad w układach napędowych. Celem jest szybkie odłączenie zasilania twornika lub zatrzymanie napędu, zanim dojdzie do rozbiegania.
W bocznikowym uzwojenie wzbudzenia jest równolegle do twornika, więc strumień jest bardziej stały i prędkość mniej zależy od obciążenia. W szeregowym uzwojenie wzbudzenia jest w szeregu z twornikiem, więc strumień zależy od prądu obciążenia, a zachowanie prędkości i momentu jest inne.
Najczęściej wtedy, gdy nastąpi osłabienie pola magnetycznego podczas pracy: przerwa w obwodzie wzbudzenia, utrata zasilania wzbudzenia albo uszkodzenie połączeń. Zjawisko jest szczególnie niebezpieczne przy małym obciążeniu, bo silnik łatwiej osiąga wysoką prędkość.
Jeśli w treści jest mowa o nagłym wzroście prędkości w silniku bocznikowym DC, kluczową wskazówką jest mechanizm "osłabienia pola". Wtedy najbardziej pasują odpowiedzi dotyczące przerwy/zaniku w obwodzie wzbudzenia, a nie usterki twornika czy uzwojeń pomocniczych.
info

Statystycznie 42% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że przerwa w uzwojeniu wzbudzenia powoduje zanik lub silne osłabienie strumienia magnetycznego.

Źródła:

  • Wikipedia: "DC motor" – sekcja o zależności prędkości od strumienia pola i zjawisku field weakening (https://en.wikipedia.org/wiki/DC_motor) - accessed 2026-02-27
  • Wikipedia: "Shunt motor" – opis silnika bocznikowego i wpływu osłabienia wzbudzenia na prędkość (https://en.wikipedia.org/wiki/Shunt_motor) - accessed 2026-02-27

Materiały:

  • Podręczniki z maszyn elektrycznych (silniki prądu stałego: charakterystyki i uszkodzenia)
  • Notatki z zajęć o silnikach DC: zależność n=f(U, Φ, Ia) w ujęciu jakościowym
  • Instrukcje serwisowe/utrzymania ruchu napędów DC (zjawisko zaniku wzbudzenia)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego