KWALIFIKACJA ELE5 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 11.
W trakcie naprawy urządzenia dokonano wymiany uszkodzonego silnika bocznikowego prądu stałego. Podczas próbnego uruchomienia silnika zauważono, że prędkość obrotowa silnika przekracza wartość znamionową. Jaka może być prawdopodobna przyczyna rozbiegania się silnika?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Rozbieganie silnika bocznikowego DC najczęściej wynika z zaniku wzbudzenia: przerwa w obwodzie uzwojenia bocznikowego zmniejsza strumień Φ, a prędkość rośnie (n ~ 1/Φ). Zwarcie wzbudzenia zwykle zwiększa prąd wzbudzenia i obniża prędkość, przerwa twornika uniemożliwia pracę, a brak obciążenia podnosi prędkość tylko nieznacznie.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku prądu stałego bocznikowym (wzbudzenie równoległe) prędkość obrotowa jest silnie związana ze strumieniem magnetycznym wzbudzenia Φ. W przybliżeniu można to ująć zależnością: n ≈ (U − IaRa)/(k·Φ). Oznacza to, że przy stałym napięciu zasilania spadek strumienia Φ powoduje wzrost prędkości.

Odpowiedź "Przerwa w połączeniu uzwojenia bocznikowego z zasilaniem." jest poprawna, ponieważ przerwa w obwodzie wzbudzenia zmniejsza (lub niemal zeruje) prąd wzbudzenia, a więc i strumień Φ. Silnik, próbując wytworzyć wymaganą siłę przeciwelektromotoryczną, zaczyna przyspieszać. To klasyczna, niebezpieczna sytuacja określana jako rozbieganie, grożąca uszkodzeniem mechanicznym (wirnika, łożysk, komutatora) i iskrzeniem na komutatorze.

Pozostałe odpowiedzi nie pasują do objawu:

  • "Zwarty obwód wzbudzenia silnika." – zwarcie w obwodzie wzbudzenia (w typowym ujęciu egzaminacyjnym) prowadzi do większego prądu wzbudzenia i większego Φ, co zwykle zmniejsza prędkość, a nie powoduje rozbiegania. W praktyce zwarcie bywa też stanem awaryjnym z nagrzewaniem uzwojeń, ale symptomem nie jest przekroczenie prędkości znamionowej.
  • "Przerwa w połączeniu uzwojenia twornika z zasilaniem." – przy przerwie w obwodzie twornika silnik nie wytworzy momentu elektromagnetycznego, więc nie uruchomi się prawidłowo (brak prądu twornika), a więc nie będzie miał podstaw do rozpędzania się.
  • "Brak obciążenia silnika." – w silniku bocznikowym spadek obciążenia powoduje wzrost prędkości, ale zwykle jest to niewielka zmiana (charakterystyka jest dość "twarda"). Sam brak obciążenia nie powinien powodować gwałtownego przekroczenia prędkości znamionowej; typowe "rozbieganie" wiąże się właśnie z zanikiem wzbudzenia.

Wskazówka praktyczna na egzamin i do pracy: gdy pojawia się nadmierna prędkość w silniku bocznikowym, w pierwszej kolejności sprawdza się ciągłość i zasilanie obwodu wzbudzenia oraz poprawność połączeń po naprawie.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Rozbieganie to niebezpieczny, nadmierny wzrost prędkości obrotowej silnika DC, zwykle połączony ze spadkiem momentu i ryzykiem uszkodzeń mechanicznych. W silniku bocznikowym typową przyczyną jest zanik wzbudzenia, czyli bardzo mały strumień magnetyczny Φ.
Przerwa odcina prąd wzbudzenia, więc strumień Φ maleje. Dla silnika DC prędkość jest w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalna do Φ, więc przy tym samym napięciu silnik przyspiesza, by "zbudować" wymaganą siłę przeciwelektromotoryczną.
Zwykle nie. Silnik bocznikowy ma dość twardą charakterystykę prędkości, więc przy braku obciążenia prędkość rośnie tylko nieznacznie. Gwałtowne przekroczenie prędkości znamionowej najczęściej wiąże się z utratą lub dużym osłabieniem wzbudzenia.
Typowe objawy to szybki wzrost prędkości, pogorszenie komutacji (iskrzenie na szczotkach/komutatorze), spadek momentu i nietypowe dźwięki mechaniczne. W praktyce można też zauważyć nieprawidłowy (zbyt mały) prąd w obwodzie wzbudzenia.
Przerwa we wzbudzeniu zmniejsza Φ i zwykle powoduje wzrost prędkości. Zwarcie (w typowym rozumieniu egzaminacyjnym) zwiększa prąd wzbudzenia i Φ, co raczej obniża prędkość. W obu przypadkach to stany awaryjne, ale efekt na prędkość jest przeciwny.
Przy przerwie w tworniku nie popłynie prąd twornika, więc nie powstanie moment elektromagnetyczny potrzebny do rozruchu i pracy. Silnik nie uruchomi się prawidłowo (lub zatrzyma się), a więc nie będzie zjawiska rozpędzania do nadmiernej prędkości.
Pomocne są: pomiar ciągłości/rezystancji uzwojenia wzbudzenia, sprawdzenie napięcia na zaciskach wzbudzenia, kontrola prądu wzbudzenia podczas próby oraz weryfikacja połączeń (zaciski, przewody, styki). Kluczowe jest wykrycie braku prądu wzbudzenia.
Najbardziej narażone są podczas uruchomienia po naprawie, po błędnym podłączeniu przewodów wzbudzenia lub przy uszkodzeniu w obwodzie wzbudzenia (przerwa, luźny styk, przepalony bezpiecznik). Ryzyko rośnie, gdy nie ma kontroli prądu wzbudzenia.
W praktyce stosuje się m.in. kontrolę prądu wzbudzenia (przekaźnik zaniku wzbudzenia), układy wyłączające napęd przy zbyt dużej prędkości oraz procedury prób po naprawie (stopniowe uruchomienie, obserwacja prądów i napięć). Dobór zależy od aplikacji napędu.
Wystarczy skojarzyć regułę: osłabienie wzbudzenia → wzrost prędkości. Następnie sprawdzić, która odpowiedź rzeczywiście osłabia wzbudzenie (przerwa w obwodzie uzwojenia bocznikowego). Pozostałe opcje zwykle powodują brak pracy silnika lub zmianę prędkości w przeciwną stronę.
info

Około 54% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Rozbieganie silnika bocznikowego DC najczęściej wynika z zaniku wzbudzenia: przerwa w obwodzie uzwojenia bocznikowego zmniejsza strumień Φ, a prędkość rośnie (n ~ 1/Φ)."

Materiały:

  • Podręcznik/rozdziały o maszynach prądu stałego: charakterystyki mechaniczne i regulacja prędkości
  • Instrukcje serwisowe producentów napędów DC: próby po naprawie i typowe usterki
  • Materiały dydaktyczne z elektromechaniki: zależność n od Φ w silnikach DC

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego