KWALIFIKACJA ELM6 - CZERWIEC 2016

PYTANIE NR 1.
Które stwierdzenie charakteryzuje przedstawiony na rysunku silnik krokowy?
Ilustracja przedstawia części silnika krokowego, które są rozłożone na drewnianym blacie.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Silnik krokowy często ma wirnik z magnesów trwałych, a na stojanie kilka uzwojonych cewek, które są kolejno wzbudzane, powodując skokowe ustawianie wirnika. Opisy z "klatką zwartą" dotyczą silnika indukcyjnego, a warianty z cewkami na wirniku są typowe dla innych konstrukcji, nie dla pokazanego układu.

Pełne wyjaśnienie:

Silnik krokowy jest napędem przeznaczonym do pozycjonowania: przy odpowiednim sterowaniu prądem w uzwojeniach stojana wirnik wykonuje ruch w dyskretnych krokach. Jedną z najczęściej spotykanych konstrukcji (zwłaszcza w zastosowaniach mechatronicznych) jest odmiana, w której wirnik zawiera magnesy trwałe, a stojan ma kilka cewek (uzwojeń faz). Kolejne załączanie cewek w odpowiedniej sekwencji tworzy zmienne pole magnetyczne, które "przestawia" wirnik do następnego stabilnego położenia.

Dlatego poprawne jest stwierdzenie: "Wirnik wykonany jest w postaci wielu magnesów trwałych, a uzwojenie stojana to kilka cewek." Taki opis jest spójny z typową zasadą działania silnika krokowego: moment powstaje dzięki oddziaływaniu pola stojana z magnesami wirnika (lub z jego zębami w innych odmianach), a sterowanie polega na przełączaniu prądu w uzwojeniach stojana.

Pozostałe odpowiedzi opisują inne typy maszyn lub mylą rozmieszczenie elementów:

  • Opis z "kilkoma cewkami na wirniku" oraz "magnesami na stojanie" sugeruje nietypową lub inną konstrukcję niż standardowy silnik krokowy spotykany w praktyce serwisowej (w silniku krokowym uzwojenia najczęściej są na stojanie, aby uprościć zasilanie i sterowanie).
  • Stwierdzenie o "zwartej klatce" jest charakterystyczne dla silnika indukcyjnego klatkowego (asynchronicznego), a nie dla silnika krokowego. Klatka zwarciowa służy do wzbudzania prądów wirnika przez indukcję, co nie odpowiada pracy krokowej.
  • Wariant z "uzwojeniem wirnika w żłobkach" i jednocześnie "kilkoma cewkami stojana" miesza cechy maszyn komutatorowych lub niektórych synchronicznych z uzwojonym wirnikiem. W typowym silniku krokowym nie zakłada się zasilania uzwojenia wirnika w taki sposób.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w odpowiedziach pojawia się "klatka zwarta", to niemal zawsze jest trop na silnik indukcyjny, a nie krokowy. Dla krokowego szukaj opisu sekwencyjnie zasilanych cewek stojana oraz wirnika z magnesami trwałymi (lub zębatego wirnika w odmianie reluktancyjnej).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Silnik krokowy to silnik, którego wał obraca się o ściśle określone kroki przy podaniu kolejnych impulsów sterujących. Stosuje się go tam, gdzie liczy się pozycjonowanie, np. w osiach CNC, drukarkach 3D, podajnikach i manipulatorach mechatronicznych.
Typowym sygnałem jest wirnik z segmentami magnesów trwałych oraz kilka cewek na stojanie rozmieszczonych wokół wirnika. Cewki są zasilane sekwencyjnie, co powoduje skokowe ustawianie wirnika w kolejnych położeniach równowagi.
Umieszczenie uzwojeń na stojanie ułatwia zasilanie (brak doprowadzania prądu do elementu wirującego), zwiększa niezawodność i upraszcza sterowanie. Wirnik z magnesami trwałymi nie wymaga zasilania, a moment powstaje dzięki oddziaływaniu pola stojana z magnesami.
"Klatka zwarta" (klatka wirnika) jest typowa dla silnika indukcyjnego klatkowego, gdzie prądy w wirniku powstają przez indukcję. To nie jest cecha charakterystyczna silnika krokowego, więc taka odpowiedź zwykle jest dystraktorem w testach.
Najczęściej wyróżnia się silniki: z magnesami trwałymi (PM), reluktancyjne (VR) oraz hybrydowe. Różnią się budową wirnika i sposobem uzyskania momentu, ale wspólną cechą jest praca skokowa przy sekwencyjnym wzbudzaniu uzwojeń.
Nie zawsze. W odmianie reluktancyjnej wirnik może nie mieć magnesów, a moment wynika ze zmiany reluktancji (dążenie do minimalnej szczeliny magnetycznej). Jednak w wielu popularnych zastosowaniach mechatronicznych spotyka się wirniki z magnesami trwałymi lub konstrukcje hybrydowe.
Najczęstsze pomyłki to przypisanie mu cech silnika indukcyjnego (np. "klatka zwarta") albo założenie, że uzwojenie musi być na wirniku. W krokowym zwykle uzwojenia są na stojanie, a wirnik bywa magnesowany (PM/hybryda) i nie wymaga zasilania.
Sterowanie polega na podawaniu impulsów do sterownika, który odpowiednio przełącza prąd w uzwojeniach (kolejność faz). Popularne są sygnały STEP/DIR oraz tryby pełnego kroku, półkroku i mikrokroku. To pozwala uzyskać kontrolę położenia i prędkości.
Typowe objawy to spadek momentu, gubienie kroków, drgania bez płynnego ruchu lub brak reakcji na sterowanie w określonej sekwencji. Ponieważ cewki stojana pracują fazami, uszkodzenie jednej fazy często daje powtarzalny problem przy określonych krokach.
Warto nauczyć się rozpoznawać cechy konstrukcyjne: gdzie są uzwojenia, czy występują magnesy trwałe, czy jest komutator lub "klatka". Ćwicz na przekrojach i schematach oraz kojarz elementy z zasadą działania (indukcyjna, synchroniczna, krokowa).
info

Statystycznie 51% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Silnik krokowy często ma wirnik z magnesów trwałych, a na stojanie kilka uzwojonych cewek, które są kolejno wzbudzane, powodując skokowe ustawianie wirnika."

Źródła:

  • Chapman, S.J., "Electric Machinery Fundamentals" (podstawy maszyn elektrycznych – rozdziały o maszynach synchronicznych i budowie wirnik/stojan), wydania akademickie (tytuł książki jako źródło ogólne)
  • NPTEL (National Programme on Technology Enhanced Learning), kurs online "Steppermotors" / "Stepper Motor" – wykłady o budowie i zasadzie działania silników krokowych (platforma edukacyjna, konkretne wykłady w module maszyn/napędów)
  • Wikipedia (EN), hasło: "Stepper motor" – sekcje: Construction, Permanent magnet stepper motor, Variable reluctance stepper motor (źródło poglądowe, weryfikowalne)

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw maszyn elektrycznych (rozdziały o silnikach synchronicznych z magnesami i silnikach krokowych)
  • Noty aplikacyjne producentów silników krokowych (zasada działania, budowa, odmiany: PM/VR/hybrydowe)
  • Materiały dydaktyczne z mechatroniki: napędy pozycjonujące i sterowanie krokowe (step/dir, mikrokrok)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego