KWALIFIKACJA ELE5 - WRZESIEŃ 2015

PYTANIE NR 12.
Silnik obcowzbudny prądu stałego, którego schemat układu połączeń zamieszczono na rysunku, pracuje w warunkach znamionowego zasilania i obciążenia. Po zwiększeniu rezystancji regulatora w obwodzie twornika nastąpi
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny silnika obcowzbudnego prądu stałego, używanego w kontekście egzaminu zawodowego
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zwiększenie rezystancji regulatora w obwodzie twornika powoduje większy spadek napięcia na tej rezystancji, więc mniejsze napięcie efektywnie zasila twornik. Dla stałego wzbudzenia i obciążenia prędkość maleje, a dodatkowe straty I2R w obwodzie twornika rosną, co obniża sprawność.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku prądu stałego obcowzbudnym prąd wzbudzenia jest zasilany z oddzielnego źródła lub oddzielnego obwodu, więc przy pracy w warunkach znamionowego zasilania zwykle zakłada się, że strumień wzbudzenia pozostaje stały. Oznacza to, że zmiany w obwodzie twornika nie powinny (w idealnym modelu) bezpośrednio zmieniać prądu wzbudzenia.

Jeżeli zwiększymy rezystancję regulatora w obwodzie twornika (rezystancję szeregową), to dla danego prądu twornika pojawia się większy spadek napięcia na tej rezystancji. W konsekwencji napięcie na tworniku maleje. Dla silnika DC można to ująć jakościowo tak: mniejsze napięcie na tworniku oznacza mniejszą możliwą SEM, a więc przy niezmienionym wzbudzeniu prędkość ustalona jest niższa. Dlatego prawidłowy skutek to zmniejszenie prędkości obrotowej.

Druga część odpowiedzi dotyczy sprawności. Dodatkowa rezystancja włączona szeregowo w obwód twornika powoduje straty mocy cieplnej proporcjonalne do I2R. Przy pracy pod obciążeniem prąd twornika jest znaczący, więc wzrost R oznacza wyraźny wzrost strat. Ponieważ część mocy doprowadzonej jest "marnowana" na grzanie rezystora/uzwojeń, sprawność silnika spada.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "zmniejszenie prędkości obrotowej i zmniejszenie prądu wzbudzenia" – prąd wzbudzenia nie wynika z obwodu twornika; zmiana rezystancji w tworniku nie jest regulacją pola, więc taki skutek nie jest typowy dla silnika obcowzbudnego.
  • "zwiększenie prędkości obrotowej i zwiększenie prądu pobieranego z sieci" – zwiększenie rezystancji szeregowej utrudnia przepływ prądu i zmniejsza napięcie na tworniku, co nie sprzyja wzrostowi prędkości.
  • "zwiększenie prędkości obrotowej i zwiększenie strat w obwodzie twornika" – straty mogą wzrosnąć, ale kierunek zmiany prędkości jest przeciwny: prędkość powinna maleć, nie rosnąć.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w silniku DC zmieniasz rezystancję w tworniku, myśl najpierw o spadku napięcia na tworniku (prędkość w dół), a dopiero potem o wzroście strat I2R (sprawność w dół).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To silnik DC, w którym uzwojenie wzbudzenia jest zasilane niezależnie od obwodu twornika. Dzięki temu strumień wzbudzenia może być w przybliżeniu stały, a regulacja w obwodzie twornika wpływa głównie na napięcie twornika, prędkość i straty.
Większa rezystancja szeregowa powoduje większy spadek napięcia na rezystorze, więc mniejsze napięcie dociera do twornika. Przy stałym wzbudzeniu prowadzi to zwykle do spadku prędkości obrotowej, bo maleje "zapas" napięcia na wytworzenie SEM.
Sprawność spada, ponieważ rosną straty cieplne I2R w dodatkowej rezystancji (i w samym obwodzie twornika). Część mocy elektrycznej zamienia się w ciepło zamiast w moc mechaniczną na wale, więc udział mocy użytecznej jest mniejszy.
Zwykle nie. Zwiększenie rezystancji w obwodzie twornika zmniejsza napięcie na tworniku, co ogranicza prędkość. Wzrost prędkości jest typowy raczej dla osłabiania wzbudzenia (zmniejszania strumienia), a nie dla dokładania oporu w obwodzie twornika.
Najczęściej spotyka się regulację napięcia twornika (bardziej efektywną energetycznie) oraz regulację strumienia wzbudzenia (osłabianie pola dla wyższych prędkości). Regulacja rezystancyjna w tworniku działa, ale jest mało ekonomiczna przez duże straty mocy.
Oznacza to, że przed zmianą parametru (rezystancji regulatora) silnik pracuje przy wartościach nominalnych napięcia zasilania i obciążenia. W analizie egzaminacyjnej zwykle przyjmuje się, że obciążenie mechaniczne nie "znika", więc skutki zmiany w obwodzie elektrycznym widać w prędkości i stratach.
Bo w silniku obcowzbudnym obwód wzbudzenia jest niezależny od obwodu twornika. Jeśli w zadaniu zmieniasz rezystancję regulatora w tworniku, to bez dodatkowej informacji nie ma powodu, by prąd wzbudzenia się zmieniał. To częsta pułapka: mieszanie regulacji twornika z regulacją pola.
Obwód twornika zawiera twornik (wirnik) i elementy szeregowe w torze zasilania twornika (np. rezystor rozruchowy/regulator). Obwód wzbudzenia zasila uzwojenie stojana (pole magnetyczne). W obcowzbudnym zwykle widać osobne zasilanie lub wyraźnie oddzielny tor.
Najczęstsze to: mylenie silnika obcowzbudnego z szeregowym, utożsamianie zmiany rezystancji w tworniku ze zmianą wzbudzenia oraz intuicyjne wybieranie odpowiedzi "większa rezystancja = większa prędkość", co jest sprzeczne z wpływem spadku napięcia na tworniku.
Użyj dwóch kroków: (1) większa R w szeregu → większy spadek napięcia → mniejsze napięcie na tworniku → prędkość maleje; (2) straty I2R rosną → sprawność maleje. Taki "schemat myślenia" ogranicza pomyłki.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 32% zdających egzamin. bardzo trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że zwiększenie rezystancji regulatora w obwodzie twornika powoduje większy spadek napięcia na tej rezystancji, więc mniejsze napięcie efektywnie zasila twornik.

Źródła:

  • https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_pr%C4%85du_sta%C5%82ego - dostęp 2026-03-01
  • https://en.wikipedia.org/wiki/DC_motor - dostęp 2026-03-01

Materiały:

  • Podręczniki/kompendia z działu: maszyny elektryczne prądu stałego (silniki obcowzbudne, charakterystyki mechaniczne)
  • Materiały dydaktyczne do kwalifikacji ELE.5 dotyczące napędów i rozruchu silników
  • Notatki z zależności: SEM, spadki napięć, straty I^2R i definicja sprawności

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego