KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2024

PYTANIE NR 19.
Który z wymienionych silników elektrycznych charakteryzuje się najmniej sztywną charakterystyką mechaniczną n = f(M) w zakresie pracy stabilnej?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Najmniej sztywna charakterystyka n=f(M) oznacza, że przy wzroście momentu obciążenia prędkość silnika w stanie ustalonym spada najsilniej. Silnik szeregowy prądu stałego ma "miękką" charakterystykę: prędkość wyraźnie zależy od obciążenia, w przeciwieństwie do silników synchronicznych i typowych asynchronicznych.

Pełne wyjaśnienie:

"Sztywność" charakterystyki mechanicznej n=f(M) opisuje, jak bardzo zmienia się prędkość obrotowa, gdy zmienia się moment obciążenia w pracy stabilnej (w stanie ustalonym po zaburzeniu). Im mniejsza sztywność, tym większy spadek prędkości przy wzroście obciążenia – charakterystyka jest wtedy "miękka".

Odpowiedź "Szeregowy prądu stałego." jest właściwa, ponieważ w silniku szeregowym DC prąd twornika i wzbudzenia jest ten sam (uzwojenie wzbudzenia jest w szeregu). W praktyce powoduje to silną zależność strumienia i momentu od prądu, a w konsekwencji prędkość obrotowa w szerokim zakresie obciążeń potrafi zmieniać się wyraźnie. To właśnie jest typowy przykład napędu o mało sztywnej charakterystyce mechanicznej.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują:

  • "Synchroniczny." – w idealnym ujęciu prędkość jest związana z częstotliwością zasilania (prędkość synchroniczna), więc przy zmianach momentu w dopuszczalnym obszarze pracy nie obserwuje się tak dużych zmian prędkości jak w silniku szeregowym DC; zamiast tego rośnie kąt obciążenia.
  • "Asynchroniczny klatkowy." – prędkość zależy od poślizgu; wraz ze wzrostem obciążenia poślizg rośnie, ale w typowym zakresie pracy stabilnej zmiana prędkości jest zwykle umiarkowana (charakterystyka bardziej "sztywna" niż dla silnika szeregowego DC).
  • "Asynchroniczny pierścieniowy." – możliwość dołączania rezystancji w obwodzie wirnika wpływa na przebieg charakterystyki, jednak w standardowym porównaniu typów silników to silnik szeregowy DC jest kojarzony z najbardziej "miękką" charakterystyką (największą zależnością prędkości od obciążenia) w obszarze stabilnym.

Wskazówka egzaminacyjna: jeżeli w pytaniu pada słowo "najmniej sztywna", szukaj silnika, którego prędkość najbardziej "siada" pod obciążeniem. Z kolei silniki synchroniczne są typowo kojarzone z utrzymywaniem prędkości blisko stałej (w granicach dopuszczalnego obciążenia).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To zależność prędkości obrotowej n od momentu obciążenia M w stanie ustalonym. Pokazuje, jak silnik "trzyma" prędkość, gdy rośnie obciążenie oraz w jakim zakresie praca jest stabilna.
Sztywna oznacza małą zmianę prędkości przy zmianie obciążenia (prawie stałe n). Miękka oznacza duży spadek prędkości, gdy rośnie moment. To ważne przy doborze napędu do maszyn.
W silniku szeregowym wzbudzenie zależy od prądu obciążenia, więc zmiany obciążenia silnie wpływają na warunki pracy. Skutkiem jest duża zmiana prędkości w funkcji momentu, czyli "miękka" (mało sztywna) charakterystyka.
W typowym ujęciu prędkość silnika synchronicznego jest związana z częstotliwością zasilania i liczbą par biegunów, więc w dopuszczalnym zakresie obciążenia prędkość pozostaje bliska stałej. Zmienia się raczej kąt obciążenia, nie sama prędkość.
Wraz ze wzrostem momentu obciążenia rośnie poślizg, a prędkość wirnika nieco spada względem prędkości synchronicznej. Zwykle w obszarze pracy stabilnej spadek prędkości jest umiarkowany, dlatego charakterystyka bywa uznawana za dość "sztywną".
Szukaj sformułowań typu: "największy spadek prędkości przy wzroście momentu", "najbardziej miękka charakterystyka", "najbardziej zależna prędkość od obciążenia". To sygnał, że chodzi o silnik, który najsilniej zwalnia pod obciążeniem.
Częsty błąd to ocenianie tylko rozruchu (moment rozruchowy) zamiast stanu ustalonego n=f(M). Drugi błąd to przenoszenie wpływu falownika/sterownika na sam silnik. W pytaniu zwykle chodzi o cechy "naturalne" danego typu silnika.
Gdy maszyna wymaga stałej prędkości mimo zmian obciążenia (np. transport, obrabiarki, napędy produkcyjne). Wtedy miękka charakterystyka powoduje wahania prędkości. Rozwiązaniem bywa dobór innego silnika albo zastosowanie regulacji ze sprzężeniem zwrotnym.
Wykonuje się serię punktów pracy: zwiększa się obciążenie (moment), a dla każdego punktu mierzy prędkość n. Następnie rysuje się wykres n=f(M). Im większa zmiana n między punktami (przy podobnej zmianie M), tym mniejsza sztywność.
Naucz się rozpoznawać "kształt" typowych charakterystyk i kluczowe cechy: poślizg w asynchronicznym, prędkość zależną od częstotliwości w synchronicznym oraz dużą zależność prędkości od obciążenia w szeregowym DC. Pomaga też porównywanie przykładów zastosowań.
info

Statystycznie 67% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Najmniej sztywna charakterystyka n=f(M) oznacza, że przy wzroście momentu obciążenia prędkość silnika w stanie ustalonym spada najsilniej."

Źródła:

  • Wikipedia: "Silnik prądu stałego" (opis rodzajów wzbudzenia, w tym szeregowego) – https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_pr%C4%85du_sta%C5%82ego (dostęp: 2026-03-04)
  • Wikipedia: "Silnik indukcyjny" (poślizg i zależność prędkości od obciążenia) – https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_indukcyjny (dostęp: 2026-03-04)
  • Wikipedia: "Silnik synchroniczny" (prędkość synchroniczna i zależność od częstotliwości) – https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_synchroniczny (dostęp: 2026-03-04)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z elektrotechniki/elektromechaniki dotyczące silników elektrycznych i ich charakterystyk
  • Materiały dydaktyczne o charakterystykach moment–prędkość silników DC i AC
  • Ćwiczenia laboratoryjne: pomiar n=f(M) dla różnych silników i porównanie sztywności

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego