KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2014

PYTANIE NR 29.
Na rysunku przedstawiono charakterystyki mechaniczne silnika bocznikowego prądu stałego. Charakterystykę oznaczoną cyfrą 1 otrzymano przy znamionowych parametrach zasilania silnika. Charakterystykę 2 można otrzymać dokonując zmiany
Ilustracja przedstawia wykres charakterystyk mechanicznych silnika bocznikowego prądu stałego.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W silniku bocznikowym prądu stałego zmiana napięcia zasilającego (napięcia twornika) powoduje zmianę prędkości przy danym momencie i przesuwa charakterystykę mechaniczną względem tej przy parametrach znamionowych. Zmiany w obwodzie wzbudzenia wpływają głównie na strumień i mają inny efekt na przebieg krzywej.

Pełne wyjaśnienie:

Silnik bocznikowy prądu stałego ma uzwojenie wzbudzenia połączone równolegle do obwodu twornika. Na charakterystyce mechanicznej (najczęściej prędkość n jako funkcja momentu M) widać, jak zmienia się prędkość wraz ze wzrostem obciążenia.

Odpowiedź "napięcia zasilającego silnik" jest właściwa, ponieważ w typowym ujęciu regulacji silnika bocznikowego zmiana napięcia twornika powoduje powstanie innej charakterystyki mechanicznej: dla niższego napięcia cała krzywa odpowiada niższym prędkościom, a dla wyższego napięcia – wyższym prędkościom. Innymi słowy, przy tym samym momencie obciążenia prędkość ustalona zależy od napięcia doprowadzonego do twornika.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie są najlepszym opisem tej konkretnej zmiany:

  • "liczby zwojów uzwojenia wzbudzenia" – to zmiana konstrukcyjna maszyny, a nie typowa nastawa eksploatacyjna. W praktyce podczas pracy nie reguluje się charakterystyk przez fizyczną zmianę liczby zwojów.
  • "rezystancji w obwodzie stojana" – w silniku DC bocznikowym regulacje rezystancyjne odnoszą się do obwodu twornika (szeregowo) albo do obwodu wzbudzenia (reostat wzbudzenia). Sformułowanie "obwód stojana" jest tu nieprecyzyjne i może być mylące, bo stojan obejmuje część magnetyczną, a regulacja dotyczy konkretnych uzwojeń/obwodów.
  • "rezystancji w uzwojeniu wzbudzenia" – zmiana tej rezystancji zmienia prąd wzbudzenia i strumień magnetyczny, co prowadzi do innego mechanizmu regulacji (tzw. osłabianie pola). Efekt na rodzinę charakterystyk jest inny niż przy zmianie napięcia twornika, dlatego nie odpowiada typowemu przesunięciu charakterystyki uzyskanej przez zmianę napięcia zasilania.

Wskazówka egzaminacyjna: przy pytaniach o rodzinę charakterystyk silnika DC najpierw ustal, czy zmieniany jest obwód twornika (napięcie/rezystancja) czy obwód wzbudzenia (prąd/strumień). To zwykle wystarcza, aby poprawnie przewidzieć kierunek i "rodzaj" zmiany wykresu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To zależność prędkości obrotowej od momentu obciążenia (najczęściej n=f(M)). Pokazuje, jak silnik "siada" z prędkością, gdy rośnie obciążenie. Dla silnika bocznikowego typowo jest to charakterystyka dość "twarda", czyli prędkość zmienia się niewiele.
Zmiana napięcia doprowadzonego do twornika zwykle przesuwa prędkość pracy: większe napięcie daje większą prędkość przy tym samym obciążeniu, a mniejsze napięcie – mniejszą. Na wykresie n–M widać to jako inną krzywą położoną wyżej lub niżej.
Rezystancja wzbudzenia zmienia prąd wzbudzenia, a więc strumień magnetyczny. To tzw. osłabianie pola: pozwala uzyskiwać wyższe prędkości kosztem gorszego momentu. Zmiana napięcia twornika zmienia "bazową" prędkość przy zachowaniu innego mechanizmu kształtowania charakterystyki.
Podstawowo są dwa: obwód twornika (wirnika, gdzie płynie prąd powodujący moment) oraz obwód wzbudzenia bocznikowego (uzwojenie na biegunach stojana, które wytwarza strumień). Rozróżnienie tych obwodów pomaga wskazać, czy regulacja dotyczy napięcia, rezystancji czy strumienia.
Nie, to parametr konstrukcyjny uzwojenia i jego zmiana wymagałaby przebudowy lub przezwojenia maszyny. W eksploatacji stosuje się regulacje elektryczne (np. napięciem twornika lub rezystorem w obwodzie wzbudzenia), a nie fizyczną zmianę liczby zwojów.
Częsty błąd to mylenie, co jest na osiach (moment vs prąd vs prędkość) oraz zakładanie, że każda zmiana rezystancji "robi to samo". Warto sprawdzić, czy zmieniany element jest w obwodzie twornika czy wzbudzenia i dopiero wtedy wnioskować o przesunięciu krzywej.
Stosuje się ją, gdy potrzeba płynnie zmieniać prędkość w zakresie poniżej prędkości bazowej, przy zachowaniu dobrego momentu i stabilności. W praktyce realizuje się to przez układy energoelektroniczne z regulacją napięcia twornika, zamiast stratnych rezystorów.
W typowym ujęciu zmiana napięcia twornika daje rodzinę charakterystyk o podobnym "kształcie", ale przesuniętych na inne prędkości. Zmiana wzbudzenia (strumienia) częściej wiąże się z innym zachowaniem w zakresie dużych prędkości i ze spadkiem dostępnego momentu.
Ponieważ wraz ze wzrostem obciążenia prędkość nie spada gwałtownie. Wynika to z własności układu: prąd wzbudzenia (a więc strumień) jest w przybliżeniu stały, a spadek prędkości wynika głównie ze wzrostu spadku napięcia na rezystancji twornika i reakcji twornika.
Przećwicz: rozpoznawanie obwodu twornika i wzbudzenia, wpływ U, R i strumienia na prędkość oraz interpretację wykresów n–M. Pomaga też powtarzanie typowych metod regulacji: napięciowej (twornik) i wzbudzeniowej (osłabianie pola) oraz ich skutków dla momentu.
info

Statystycznie 64% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Według specjalistów z branży: "Zmiany w obwodzie wzbudzenia wpływają głównie na strumień i mają inny efekt na przebieg krzywej."

Materiały:

  • Podręcznik do maszyn elektrycznych (dział: maszyny prądu stałego, silnik bocznikowy)
  • Skrypty/notesy z elektromechaniki: charakterystyki n–M i metody regulacji
  • Instrukcje dydaktyczne do ćwiczeń laboratoryjnych z silników DC (pomiar charakterystyk)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego