KWALIFIKACJA ELE2 - STYCZEŃ 2019 (test 2)

PYTANIE NR 37.
W jaki sposób włącza się do obwodu maszyny bocznikowej prądu stałego uzwojenie komutacyjne?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Uzwojenie komutacyjne w maszynie prądu stałego musi wytwarzać strumień kompensujący zależny od prądu twornika, aby poprawić komutację i ograniczyć iskrzenie na szczotkach. Dlatego włącza się je szeregowo z uzwojeniem twornika, a nie równolegle ani w obwód wzbudzenia.

Pełne wyjaśnienie:

Uzwojenie komutacyjne (na biegunach komutacyjnych) służy do poprawy procesu komutacji, czyli przełączania prądu w cewkach twornika przez komutator i szczotki. W trakcie komutacji pojawiają się niekorzystne zjawiska wynikające m.in. z indukcyjności uzwojeń oraz z reakcji twornika, co może prowadzić do iskrzenia na szczotkach i nagrzewania komutatora.

Żeby przeciwdziałać tym zjawiskom, uzwojenie komutacyjne powinno wytwarzać pole magnetyczne, którego wartość jest proporcjonalna do obciążenia maszyny, czyli do prądu twornika. Taki efekt uzyskuje się wtedy, gdy uzwojenie komutacyjne jest zasilane tym samym prądem, co twornik.

Stąd poprawne jest połączenie: szeregowo z uzwojeniem twornika. Gdy prąd twornika rośnie (większe obciążenie), rośnie też prąd uzwojenia komutacyjnego i jego działanie kompensacyjne automatycznie się zwiększa.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • Równolegle z uzwojeniem twornika – dawałoby prąd zależny głównie od napięcia, a nie od obciążenia, więc kompensacja nie byłaby właściwie "dopasowana" do prądu twornika.
  • Szeregowo z uzwojeniem wzbudzenia – uzwojenie wzbudzenia w maszynie bocznikowej pracuje w innym obwodzie funkcjonalnym; jego prąd nie odzwierciedla bezpośrednio zmian prądu twornika, więc nie zapewnia prawidłnej kompensacji komutacji w całym zakresie obciążenia.
  • Równolegle z uzwojeniem wzbudzenia – tym bardziej odrywa działanie uzwojenia komutacyjnego od prądu twornika; prowadziłoby to do nieadekwatnego pola komutacyjnego.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w treści pojawia się "komutacja/uzwojenie komutacyjne", szukaj odpowiedzi wiążącej je z prądem twornika (czyli z połączeniem szeregowym z twornikiem), bo to właśnie obciążenie wymusza potrzebną korekcję.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Uzwojenie komutacyjne to uzwojenie umieszczone na biegunach komutacyjnych maszyny DC, którego zadaniem jest poprawa komutacji. Wytwarza ono dodatkowe pole magnetyczne w strefie szczotek, ograniczając iskrzenie i ułatwiając przełączanie prądu w cewkach twornika.
Połączenie szeregowe z twornikiem sprawia, że przez uzwojenie komutacyjne płynie prąd zależny od obciążenia (czyli od prądu twornika). Dzięki temu pole komutacyjne rośnie i maleje wraz z obciążeniem, co daje właściwą kompensację w szerokim zakresie pracy.
Błędne podłączenie może spowodować pogorszenie komutacji, wzrost iskrzenia na szczotkach, nagrzewanie i przyspieszone zużycie komutatora oraz szczotek. W skrajnych przypadkach pojawiają się zakłócenia pracy, spadek momentu i ryzyko uszkodzeń izolacji.
Komutacja to proces przełączania prądu w uzwojeniach twornika realizowany przez komutator i szczotki. Podczas gdy cewka przechodzi pod szczotką, prąd w niej powinien zmienić kierunek. Jeśli proces nie jest "czysty", pojawia się iskrzenie i straty.
Tak, w maszynie bocznikowej uzwojenie wzbudzenia jest zasilane równolegle do obwodu twornika, stąd nazwa "bocznikowa". To jednak dotyczy uzwojenia wzbudzenia, a nie uzwojenia komutacyjnego, które dobiera się pod kątem komutacji i prądu twornika.
Uzwojenie wzbudzenia zwykle jest opisane jako obwód pola (pole magnetyczne główne) i w maszynie bocznikowej jest podłączone równolegle. Uzwojenie komutacyjne bywa opisane jako bieguny komutacyjne/interpolowe i jest włączane w obwód twornika, najczęściej szeregowo.
Najbardziej przy większych obciążeniach, gdy prąd twornika rośnie, a reakcja twornika i zjawiska indukcyjne utrudniają przełączanie prądu. Wtedy bez odpowiedniej kompensacji wzrasta iskrzenie na szczotkach. Uzwojenie komutacyjne pomaga utrzymać poprawną komutację.
Połączenie równoległe powoduje, że prąd w uzwojeniu zależy głównie od napięcia, a nie od prądu obciążenia. Dla uzwojenia komutacyjnego kluczowe jest, by jego działanie było proporcjonalne do prądu twornika. Dlatego typowo wybiera się rozwiązanie szeregowe.
W komutacji uczestniczą przede wszystkim: twornik (uzwojenia), komutator (segmenty), szczotki oraz obwód magnetyczny w strefie szczotek. Dodatkowo na jakość komutacji wpływają bieguny komutacyjne i warunki obciążenia, bo zmienia się prąd twornika.
Pomaga zrobienie mapy skojarzeń: które uzwojenie odpowiada za pole główne (wzbudzenie), które przenosi moc (twornik), a które "koryguje" zjawiska (komutacyjne). Następnie ćwicz zasady: co łączy się szeregowo (zależność od prądu) i co równolegle (zależność od napięcia).
info

Statystycznie 32% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Uzwojenie komutacyjne w maszynie prądu stałego musi wytwarzać strumień kompensujący zależny od prądu twornika, aby poprawić komutację i ograniczyć iskrzenie na szczotkach."

Źródła:

  • Wikipedia (EN): https://en.wikipedia.org/wiki/Commutating_pole - accessed 2026-03-01
  • Wikipedia (EN): https://en.wikipedia.org/wiki/DC_motor#Commutation - accessed 2026-03-01

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z działu: maszyny prądu stałego – komutacja, reakcja twornika, bieguny komutacyjne
  • Dokumentacja serwisowa (DTR) silników/prądnic DC – schematy połączeń uzwojeń
  • Karty katalogowe i opisy budowy maszyn DC w materiałach dydaktycznych dla elektryków

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego