KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2020

PYTANIE NR 26.
Prędkość obrotowa silnika w układzie przedstawionym na schemacie regulowana jest przez zmianę wartości
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny związany z regulacją prędkości obrotowej silnika elektrycznego.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W typowym układzie z silnikiem prądu stałego prędkość zależy głównie od napięcia w obwodzie twornika oraz strumienia wzbudzenia. Jeżeli układ regulacji działa w torze twornika (np. przez sterowanie zasilaniem twornika), to zmiana napięcia twornika powoduje zmianę prędkości. Pozostałe wielkości dotyczą innych metod lub innych typów silników.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku prądu stałego prędkość obrotowa jest powiązana z napięciem przyłożonym do twornika oraz z wartością strumienia magnetycznego wytwarzanego przez uzwojenie wzbudzenia. W praktyce oznacza to, że najczęściej spotyka się dwa główne kierunki regulacji:

  • regulację w obwodzie twornika (zmiana napięcia twornika),
  • regulację wzbudzenia (zmiana strumienia, zwykle przez zmianę prądu wzbudzenia).

Jeżeli na schemacie przedstawiono układ, w którym element wykonawczy (np. przekształtnik/sterownik) zmienia wartość napięcia doprowadzanego do twornika, to to właśnie zmiana napięcia twornika jest bezpośrednią przyczyną zmiany prędkości. Taki sposób regulacji jest typowy, bo pozwala płynnie sterować prędkością w szerokim zakresie przy zachowaniu dobrych właściwości momentu.

Odpowiedź "prądu wzbudzenia" odpowiada innej metodzie: osłabianiu pola (zmniejszaniu strumienia), co również może zwiększać prędkość, ale tylko wtedy, gdy układ rzeczywiście steruje wzbudzeniem. Jeśli schemat pokazuje regulację po stronie twornika, wybór wzbudzenia jest błędem wynikającym z niedopasowania metody do układu.

Odpowiedź "rezystancji obwodu twornika" nawiązuje do historycznej, mało efektywnej regulacji przez włączanie rezystora szeregowo z twornikiem. Powoduje ona duże straty mocy i pogorszenie charakterystyk mechanicznych, dlatego we współczesnych układach sterowania stosuje się ją rzadko, a ponadto musiałoby to jednoznacznie wynikać ze schematu.

Odpowiedź "częstotliwości napięcia zasilania" dotyczy głównie silników prądu przemiennego (np. asynchronicznych), gdzie prędkość jest związana z częstotliwością pola wirującego. W silniku prądu stałego częstotliwość zasilania nie jest standardowym parametrem regulacji prędkości, więc ta propozycja jest typową pułapką wynikającą z mieszania zagadnień DC i AC.

Na egzaminie warto najpierw rozpoznać typ maszyny na schemacie (DC/AC) oraz wskazać, w którym torze układ wprowadza zmianę: twornika czy wzbudzenia. Dopiero potem wybierać regulowaną wielkość.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Twornik to część silnika DC, w której indukuje się siła elektromotoryczna i płynie prąd roboczy wytwarzający moment. Zwykle jest to uzwojenie wirnika połączone z komutatorem. Zmiana warunków zasilania twornika (np. napięcia) wpływa na prędkość i moment napędu.
Przy w miarę stałym wzbudzeniu wzrost napięcia twornika powoduje wzrost prędkości, a spadek napięcia – jej zmniejszenie. Wynika to z równowagi napięć w obwodzie twornika (napięcie zasilania, spadki i SEM). Dlatego sterowanie napięciem twornika jest typową metodą regulacji.
Prąd wzbudzenia zmienia strumień magnetyczny. Osłabienie wzbudzenia (mniejszy strumień) może zwiększyć prędkość, ale zwykle kosztem zmniejszenia zdolności momentowej i z ograniczeniami bezpiecznej pracy. To inna metoda niż regulacja napięcia twornika i musi wynikać z układu na schemacie.
Może być spotykana w prostych lub starszych układach, ale jest mało efektywna: powoduje duże straty mocy na rezystorze i pogorszenie stabilności prędkości pod obciążeniem. W nowoczesnych rozwiązaniach częściej stosuje się sterowniki/przekształtniki zmieniające napięcie twornika.
Najczęściej wtedy, gdy mamy silnik prądu przemiennego (np. asynchroniczny) zasilany z falownika. Zmiana częstotliwości zmienia prędkość pola wirującego, a więc i prędkość silnika. W typowym silniku prądu stałego częstotliwość nie jest podstawową wielkością regulacyjną.
Wskazówką jest to, że element sterujący znajduje się w torze zasilania twornika: przed twornikiem pojawia się przekształtnik, regulator napięcia lub inny układ zmieniający wartość napięcia doprowadzanego do twornika. Gdy sterowanie dotyczy wzbudzenia, modyfikowany jest obwód uzwojenia wzbudzenia.
Najczęstsze są pomyłki między silnikiem DC i AC (wybieranie częstotliwości "z przyzwyczajenia") oraz nieuwzględnienie, że pytanie dotyczy konkretnego schematu. Uczniowie też mylą regulację wzbudzenia z regulacją twornika, bo obie wpływają na prędkość, ale w innych warunkach.
Sterowanie napięciem (np. przekształtnikiem) pozwala ograniczyć straty energii i uzyskać lepszą regulację prędkości pod obciążeniem. Regulacja rezystancją rozprasza moc w postaci ciepła, a prędkość silnie zależy wtedy od obciążenia. Z tego powodu jest to metoda mniej korzystna eksploatacyjnie.
Tak, bo elektromechanik powinien umieć rozumieć podstawowe zasady działania napędów i diagnozować układy zasilania oraz sterowania. Pytania o to, "co jest regulowane" (napięcie/prąd/rezystancja/częstotliwość), sprawdzają łączenie schematu z zasadą pracy maszyny i doborem metody regulacji.
Pomaga schematyczne podejście: (1) rozpoznaj typ silnika, (2) wskaż obwód twornika i obwód wzbudzenia, (3) sprawdź, gdzie wstawiono element regulacyjny, (4) dopiero potem wybierz regulowaną wielkość. Warto przećwiczyć kilka typowych układów na rysunkach.
info

Około 54% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że w typowym układzie z silnikiem prądu stałego prędkość zależy głównie od napięcia w obwodzie twornika oraz strumienia wzbudzenia.

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z maszyn elektrycznych (silniki prądu stałego – regulacja prędkości)
  • Materiały dydaktyczne z napędu elektrycznego (zależności n(Ua, Φ), M(Ia, Φ))
  • Instrukcje laboratoryjne/ćwiczeniowe dotyczące regulacji prędkości silników DC

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego