KWALIFIKACJA ELE2 - STYCZEŃ 2020

PYTANIE NR 20.
Szczotki węglowe stosowane w silnikach elektrycznych budowane są z materiałów
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Szczotki węglowe muszą przewodzić prąd, ponieważ tworzą styk ślizgowy doprowadzający prąd do wirnika (np. przez komutator lub pierścienie). Dlatego wykonuje się je z materiałów przewodzących (zwykle na bazie grafitu). Materiały izolacyjne przerwałyby obwód, a "magnetyczne" i "półprzewodnikowe" nie opisują typowego doboru szczotek.

Pełne wyjaśnienie:

Szczotki węglowe w maszynach z komutatorem lub z pierścieniami ślizgowymi pełnią funkcję elementu prądowego: zapewniają doprowadzenie prądu z części nieruchomej do części wirującej przez styk ślizgowy. Aby prąd mógł płynąć, materiał szczotki musi mieć odpowiednie właściwości przewodzące oraz jednocześnie zapewniać stabilny kontakt i akceptowalne zużycie współpracujących powierzchni.

Odpowiedź "przewodzących" jest poprawna, ponieważ w przeciwnym razie nie byłoby możliwe zasilanie uzwojeń wirnika lub obwodu wzbudzenia po stronie wirującej. W praktyce stosuje się materiały węglowe/grafitowe (często w odmianach o różnych domieszkach), bo łączą one przewodnictwo z dobrymi własnościami ślizgowymi i odpornością na iskrzenie w typowych warunkach pracy.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne:

  • "izolacyjnych" – szczotka z izolatora nie spełniłaby podstawowej roli, bo przerwałaby obwód elektryczny (brak doprowadzenia prądu do elementu wirującego).
  • "magnetycznych" – własności magnetyczne nie są kryterium doboru materiału szczotek; szczotka ma przewodzić prąd i zapewniać kontakt mechaniczny, a nie kształtować obwód magnetyczny maszyny.
  • "półprzewodnikowych" – szczotki nie są dobierane jako element o charakterystyce półprzewodnikowej; w normalnej eksploatacji mają zachowywać się jak przewodnik o możliwie stabilnym styku, a nie jak element sterujący.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w pytaniu pojawia się "szczotka" w silniku komutatorowym, skojarz ją ze stykiem prądowym. To automatycznie prowadzi do wniosku, że kluczową cechą materiału jest przewodnictwo, a nie izolacja czy magnetyzm.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Szczotki węglowe to elementy ślizgowe, które zapewniają elektryczne połączenie między częścią nieruchomą a wirującą (np. komutatorem lub pierścieniami). Muszą przewodzić prąd i jednocześnie dobrze współpracować mechanicznie, dlatego często wykonuje się je z materiałów na bazie grafitu.
Muszą być przewodzące, bo ich podstawowym zadaniem jest doprowadzenie prądu do obwodów znajdujących się na wirniku. Gdyby były izolacyjne, obwód zostałby przerwany i silnik nie pracowałby poprawnie (brak zasilania uzwojeń/komutacji).
Komutator ze szczotkami realizuje przełączanie prądu w uzwojeniach wirnika (komutację) i umożliwia doprowadzenie zasilania do części wirującej. To typowe dla silników komutatorowych, spotykanych m.in. w elektronarzędziach i niektórych napędach prądu stałego.
Nie. Szczotki występują głównie w silnikach komutatorowych lub w rozwiązaniach z pierścieniami ślizgowymi. Wiele nowoczesnych silników (np. indukcyjne klatkowe) pracuje bez szczotek. Na egzaminie warto rozpoznawać, w jakim typie maszyny szczotki w ogóle występują.
W praktyce spotyka się materiały węglowe/grafitowe o różnych odmianach i domieszkach, dobierane do prądu, obciążenia i warunków pracy. Wspólną cechą jest przewodnictwo oraz dobre właściwości ślizgowe, aby kontakt był stabilny i nie powodował nadmiernego zużycia.
Jest błędna, bo szczotka ma zamykać obwód elektryczny między stojanem a wirnikiem. Materiał izolacyjny działałby jak przerwa w obwodzie, co spowodowałoby brak dopływu prądu do komutatora/pierścieni. W efekcie silnik nie uruchomiłby się lub pracowałby niestabilnie.
Zwykle nie. W kontekście szczotek węglowych kluczowa jest funkcja przewodzenia prądu i zapewnienia styku ślizgowego, a nie własności typowe dla półprzewodników (sterowanie, złącza). Oporność kontaktu ma znaczenie eksploatacyjne, ale nie kwalifikuje szczotek jako półprzewodników.
Typowe objawy to: nadmierne iskrzenie na komutatorze, spadek mocy, przerywana praca, nierównomierne obroty, czasem zapach przegrzania. Diagnostycznie sprawdza się długość szczotek, sprężyny dociskowe i stan powierzchni komutatora, bo zły styk zwiększa straty i nagrzewanie.
Wymienia się je, gdy osiągną minimalną dopuszczalną długość (zależną od konstrukcji), gdy sprężyna nie zapewnia docisku lub gdy pojawiają się objawy złego kontaktu (iskrzenie, spadki mocy). W praktyce decyzję podejmuje się na przeglądzie, porównując stan z wymaganiami producenta urządzenia.
Najczęstszy błąd to wybór "izolacyjnych", bo ktoś kojarzy węgiel z materiałem niejednoznacznym i pomija funkcję szczotki jako elementu prądowego. Inny błąd to sugerowanie się słowem "silnik elektryczny" i zapominanie, że szczotki dotyczą konkretnych typów (komutator/pierścienie), a nie wszystkich maszyn.
info

Około 80% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnio łatwe

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że szczotki węglowe muszą przewodzić prąd, ponieważ tworzą styk ślizgowy doprowadzający prąd do wirnika (np. przez komutator lub pierścienie).

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Szczotka (elektrotechnika)" – opis funkcji szczotek jako elementu doprowadzającego prąd, https://pl.wikipedia.org/wiki/Szczotka_(elektrotechnika) (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia (EN): "Carbon brush" – opis zastosowania i materiałów szczotek węglowych, https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_brush (dostęp: 2026-02-27)
  • Encyclopaedia Britannica: "Carbon brush" – charakterystyka i zastosowanie w maszynach elektrycznych, https://www.britannica.com/technology/carbon-brush (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z elektromechaniki (maszyny elektryczne) dla szkół branżowych/techników
  • Instrukcje serwisowe producentów elektronarzędzi opisujące kontrolę i wymianę szczotek
  • Karty katalogowe producentów szczotek (opis materiałów: grafit, elektrografit, metalografit)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego