KWALIFIKACJA ELE2 - STYCZEŃ 2015

PYTANIE NR 32.
W czasie pracy silnika bocznikowego prądu stałego nastąpił nagły wzrost prędkości obrotowej. Jaka jest przyczyna tego wzrostu?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Nagły wzrost prędkości w silniku bocznikowym DC jest typowym skutkiem zaniku wzbudzenia.
Przerwa w obwodzie wzbudzenia zmniejsza (prawie do zera) strumień magnetyczny, a aby utrzymać równowagę napięciową z SEM wsteczną, silnik zwiększa prędkość. Zwarcia zwykle powodują wzrost prądu i spadek prędkości lub zadziałanie zabezpieczeń.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku bocznikowym prądu stałego uzwojenie wzbudzenia jest dołączone równolegle do zasilania i wytwarza strumień magnetyczny w maszynie. Prędkość obrotowa takiego silnika zależy m.in. od wartości tego strumienia: przy zasilaniu w przybliżeniu stałym, gdy strumień maleje, silnik ma tendencję do wzrostu prędkości, aby wytworzyć odpowiednią SEM wsteczną.

Odpowiedź "Przerwa w obwodzie wzbudzenia." jest poprawna, ponieważ przerwa powoduje spadek prądu wzbudzenia, a więc gwałtowne osłabienie pola magnetycznego. To zjawisko może prowadzić do tzw. rozbiegania (niebezpiecznego wzrostu prędkości), szczególnie przy małym obciążeniu mechanicznym.

Pozostałe propozycje nie pasują do objawu "nagły wzrost prędkości":

  • "Przerwa w obwodzie twornika." – przerwanie obwodu twornika zwykle powoduje zanik momentu elektromagnetycznego i w praktyce spadek prędkości (wybieg) lub zatrzymanie, a nie gwałtowne przyspieszenie.
  • "Zwarcie w obwodzie wzbudzenia." – zwarcie uzwojenia wzbudzenia prowadzi do nieprawidłowych prądów i zmian pola, ale typowo skutkuje przegrzewaniem, spadkiem napięcia/strumienia w sposób zależny od uszkodzenia i często zadziałaniem zabezpieczeń; nie jest klasyczną przyczyną rozbiegania jak całkowity zanik wzbudzenia.
  • "Zwarcie w obwodzie twornika." – zwarcie twornika powoduje bardzo duży prąd, spadek napięcia na tworniku i ryzyko uszkodzeń; w praktyce częściej pojawia się spadek prędkości, iskrzenie, zadziałanie zabezpieczeń, a nie kontrolowany wzrost prędkości.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w pytaniu występuje silnik bocznikowy i objaw "nagły wzrost prędkości", najpierw rozważ usterki prowadzące do osłabienia pola, czyli problemy w obwodzie wzbudzenia (np. przerwa).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To silnik DC, w którym uzwojenie wzbudzenia jest połączone równolegle do zasilania (bocznikowo). Dzięki temu prąd wzbudzenia jest w miarę stały, a prędkość silnika pod obciążeniem ma tendencję do stabilizacji. Usterki wzbudzenia silnie wpływają na prędkość.
Przerwa zmniejsza prąd wzbudzenia, więc spada strumień magnetyczny. Przy prawie stałym napięciu zasilania silnik dąży do wytworzenia odpowiedniej SEM wstecznej, co osiąga przez zwiększenie prędkości. To może prowadzić do niebezpiecznego "rozbiegania".
SEM wsteczna (przeciwelektromotoryczna) to napięcie indukowane w tworniku podczas obrotu w polu magnetycznym. Działa przeciwnie do napięcia zasilania i ogranicza prąd twornika. Jej wartość rośnie wraz z prędkością i strumieniem, dlatego wpływa na stabilizację pracy.
Najbardziej charakterystyczny jest gwałtowny wzrost prędkości, często przy jednoczesnym spadku momentu użytecznego. Mogą pojawić się hałas, wibracje i ryzyko uszkodzeń mechanicznych. W praktyce układy napędowe stosują zabezpieczenia zaniku wzbudzenia.
Zwykle nie. Przerwa w tworniku odcina dopływ prądu twornika, więc zanika moment elektromagnetyczny. Silnik nie ma "napędu" i najczęściej zwalnia oraz wybiega do zatrzymania. Nagły wzrost prędkości jest typowy raczej dla zaniku pola wzbudzenia.
Zwarcie twornika powoduje bardzo duży prąd, spadek napięcia na elementach obwodu i szybkie nagrzewanie. W napędach pojawia się ryzyko uszkodzeń komutatora/uzwojeń oraz zadziałanie zabezpieczeń. To nie jest klasyczny scenariusz "rozbiegania", tylko awaria prądowa.
Przerwa zwykle daje zanik prądu wzbudzenia i skokową zmianę prędkości (często wzrost). Zwarcie częściej powoduje nienormalnie duży prąd, nagrzewanie i spadki napięć. W praktyce mierzy się rezystancję uzwojenia, prąd wzbudzenia i obserwuje objawy pod obciążeniem.
Największe ryzyko występuje przy małym obciążeniu i jednoczesnym osłabieniu lub zaniku wzbudzenia. Wtedy nic "nie hamuje" wzrostu prędkości, a silnik może wejść na bardzo wysokie obroty. Dlatego stosuje się nadzór prądu wzbudzenia i procedury uruchamiania.
Stosuje się m.in. układy kontroli prądu wzbudzenia, przekaźniki zaniku wzbudzenia, blokady rozruchu bez wzbudzenia oraz szybkie wyłączenie zasilania twornika przy spadku pola. Dobór zależy od konstrukcji napędu, mocy i wymagań bezpieczeństwa instalacji.
Najpierw rozpoznaj typ silnika (bocznikowy, szeregowy, obcowzbudny) i kluczowy objaw (wzrost prędkości, spadek momentu, wzrost prądu). Potem przypisz objaw do obwodu: twornik odpowiada głównie za moment/prąd, wzbudzenie za strumień i stabilność prędkości.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 47% zdających egzamin. trudne

Eksperci podkreślają: "Zwarcia zwykle powodują wzrost prądu i spadek prędkości lub zadziałanie zabezpieczeń."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Silnik prądu stałego" – opis zależności prędkości od strumienia i zjawisk przy osłabieniu wzbudzenia, https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_pr%C4%85du_sta%C5%82ego (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (EN): "DC motor" – back EMF and speed/field relationship overview, https://en.wikipedia.org/wiki/DC_motor (accessed 2026-03-01)
  • All About Circuits: "DC Motor Theory" (sekcje o back EMF i wpływie strumienia/pola na prędkość), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-13/dc-motor-theory/ (accessed 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z działu "Maszyny prądu stałego" (silniki bocznikowe, charakterystyki mechaniczne)
  • Notatki z elektromechaniki: równania SEM wstecznej i zależność n od Φ
  • Instrukcje serwisowe i DTR napędów DC (opis zabezpieczeń zaniku wzbudzenia)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego