KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2009

PYTANIE NR 35.
Podczas pracy silnika bocznikowego nastąpiło gwałtowne, samoistne zwiększenie prędkości obrotowej. Przyczyną tego zjawiska może być
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Gwałtowny, samoistny wzrost prędkości silnika bocznikowego jest typowym objawem zaniku wzbudzenia.
Przerwa w uzwojeniu wzbudzenia zmniejsza strumień magnetyczny, a przy zasilaniu wirnika prędkość rośnie, by wytworzyć odpowiednią SEM. Usterki wirnika częściej powodują spadek momentu i nagrzewanie, nie "rozbieganie".

Pełne wyjaśnienie:

W silniku prądu stałego bocznikowym uzwojenie wzbudzenia wytwarza strumień magnetyczny, w którym obraca się wirnik. Prędkość obrotowa jest silnie powiązana z wartością tego strumienia: gdy strumień maleje, silnik ma tendencję do zwiększania prędkości, aby wzrosła siła elektromotoryczna przeciwdziałająca (SEM) i ustalił się nowy punkt pracy.

Odpowiedź "przerwa w uzwojeniu wzbudzenia" jest poprawna, ponieważ przerwa w obwodzie wzbudzenia powoduje zanik (lub duże osłabienie) pola magnetycznego. W praktyce prowadzi to do zjawiska nazywanego rozbieganiem: prędkość może wzrosnąć gwałtownie i niebezpiecznie, ponieważ przy bardzo małym strumieniu do zrównoważenia napięcia zasilania potrzebna jest większa prędkość (większa SEM).

Pozostałe odpowiedzi nie pasują do opisu zjawiska:

  • "przerwa w uzwojeniu wirnika" zwykle oznacza brak ciągłości obwodu twornika (wirnika) – silnik traci moment, może przerywać pracę, pojawiają się iskrzenia na komutatorze, a prędkość nie ma typowej przyczyny do samoistnego gwałtownego wzrostu.
  • "zwarcie w uzwojeniu wirnika" powoduje nadmierny prąd, nagrzewanie, spadek sprawności i często spadek prędkości pod obciążeniem; typowym ryzykiem jest uszkodzenie komutatora/uzwojeń, a nie rozbieganie wynikające z zaniku pola.
  • "zwarcie w uzwojeniu komutacyjnym" (bieguny komutacyjne) zaburza proces komutacji, zwiększa iskrzenie i nagrzewanie, pogarsza pracę, ale nie jest klasyczną przyczyną nagłego wzrostu prędkości jak przy utracie wzbudzenia głównego.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w treści pojawia się nagły, samoistny wzrost prędkości w silniku prądu stałego bocznikowym, najpierw rozważ zanik/oslabenie wzbudzenia (przerwa, słaby styk, uszkodzenie zasilania wzbudzenia, błąd w połączeniach).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Silnik bocznikowy to silnik DC, w którym uzwojenie wzbudzenia jest połączone równolegle (bocznikowo) do obwodu wirnika. Dzięki temu prąd wzbudzenia jest w dużej mierze niezależny od prądu wirnika, a prędkość przy stałym wzbudzeniu jest względnie stabilna.
Gdy uzwojenie wzbudzenia ma przerwę, strumień magnetyczny maleje. Dla zadanego napięcia zasilania wirnik "dąży" do takiej prędkości, aby wytworzyć odpowiednią SEM przeciwdziałającą. Mniejszy strumień oznacza, że do uzyskania tej SEM potrzebna jest większa prędkość, więc silnik może się rozbiegać.
Rozbieganie to niekontrolowany wzrost prędkości obrotowej ponad wartość znamionową. W silnikach DC bocznikowych typową przyczyną jest zanik lub duże osłabienie wzbudzenia. To stan niebezpieczny mechanicznie (może dojść do uszkodzeń wirujących elementów).
Zwykle nie. Zwarcie w uzwojeniu wirnika powoduje przede wszystkim wzrost prądu, nagrzewanie, spadek sprawności i problemy z komutacją. Objawem bywa osłabienie momentu, drgania, iskrzenie, a nie typowy samoistny wzrost prędkości jak przy zaniku wzbudzenia.
Najbardziej charakterystyczny jest nagły wzrost prędkości bez polecenia sterowania. Często towarzyszą temu zmiany dźwięku pracy, spadek momentu przy obciążeniu oraz możliwe zaburzenia komutacji. W praktyce warto sprawdzić ciągłość obwodu wzbudzenia i zasilanie wzbudzenia.
Należy szybko ograniczyć ryzyko mechaniczne: odłączyć zasilanie napędu zgodnie z procedurą zakładową i zabezpieczyć miejsce pracy. Następnie sprawdzić obwód wzbudzenia (połączenia, bezpieczniki, styki, rezystory), bo praca przy zaniku wzbudzenia może doprowadzić do uszkodzeń.
Przerwa we wzbudzeniu daje typowo efekt "rozbiegania" (wzrost prędkości). Przerwa w wirniku częściej objawia się przerywaną pracą, spadkiem momentu, nierówną pracą, iskrzeniem na komutatorze i trudnościami z rozruchem. Kluczowe jest skojarzenie: prędkość rośnie → podejrzewaj wzbudzenie.
Osłabienie pola (zmniejszenie prądu wzbudzenia) bywa stosowane celowo do regulacji prędkości powyżej znamionowej. Jest to jednak kontrolowany proces z ograniczeniami, bo nadmierne osłabienie pola zwiększa prędkość i może zmniejszać moment. Zanik wzbudzenia nie jest regulacją, tylko stanem awaryjnym.
Uzwojenie komutacyjne (bieguny komutacyjne) wspomaga prawidłową komutację prądu w wirniku, ograniczając iskrzenie na szczotkach. Jego uszkodzenia zwykle pogarszają komutację i powodują nagrzewanie, ale nie są typową przyczyną gwałtownego wzrostu prędkości w silniku bocznikowym.
Ucz się schematów i typowych zależności: wzbudzenie ↔ strumień ↔ prędkość, oraz prądy ↔ moment ↔ nagrzewanie. Ćwicz łączenie objawów z przyczyną (np. rozbieganie = zanik wzbudzenia). Warto robić krótkie fiszki: "objaw → najbardziej prawdopodobna usterka".
info

Statystycznie 36% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Usterki wirnika częściej powodują spadek momentu i nagrzewanie, nie "rozbieganie"."

Źródła:

  • S. J. Chapman, "Maszyny elektryczne" (Electric Machinery Fundamentals – wydania polskie/tłumaczenia), rozdziały o silnikach prądu stałego: zależność prędkości od strumienia i skutki zaniku wzbudzenia
  • T. Wildi, "Maszyny elektryczne, napędy elektryczne i systemy energetyczne" (Electrical Machines, Drives and Power Systems), część dotycząca silników DC: praca bocznikowa i osłabienie pola

Materiały:

  • Podręczniki z maszyn elektrycznych (silniki prądu stałego: bocznikowe, szeregowe, obcowzbudne)
  • Notatki/arkusze szkolne z zależności prędkości od strumienia i SEM w silniku DC
  • Instrukcje eksploatacji i serwisowe napędów z silnikami DC (rozdziały: typowe uszkodzenia i objawy)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego