Do końców którego uzwojenia pracującego silnika prądu stałego doprowadza się prąd elektryczny przez szczotki?
A. Wzbudzenia.
B. Kompensacyjnego.
C. Komutacyjnego.
D. Twornika.
Pytanie z egzaminu CKE, styczeń 2021 (arkusz EE.05-SG-21.01).
W silniku prądu stałego prąd jest doprowadzany przez szczotki do uzwojenia twornika, czyli tej części maszyny, która współpracuje z komutatorem i zwykle znajduje się na wirniku. Szczotki ślizgają się po działkach komutatora, a komutator przełącza kierunek prądu w poszczególnych zezwojach uzwojenia twornika tak, aby moment elektromagnetyczny miał cały czas ten sam zwrot. To jest właśnie sedno działania klasycznego silnika DC. Moim zdaniem warto to sobie kojarzyć bardzo praktycznie: szczotki, komutator i twornik to jeden wspólny układ roboczy, odpowiedzialny za przepływ prądu w wirującej części maszyny. W praktyce warsztatowej sprawdza się więc stan szczotek, docisk sprężyn, zabrudzenie komutatora, iskrzenie oraz ciągłość uzwojenia twornika. Dobra praktyka branżowa mówi, żeby nie lekceważyć nadmiernego iskrzenia, bo może oznaczać zużyte szczotki, nierówny komutator, przeciążenie silnika albo zwarcie międzyzwojowe. Uzwojenie wzbudzenia wytwarza strumień magnetyczny, uzwojenia komutacyjne i kompensacyjne poprawiają komutację oraz ograniczają niekorzystne reakcje twornika, ale to właśnie do uzwojenia twornika prąd dochodzi przez szczotki.
W tym pytaniu łatwo pomylić uzwojenia, bo w silniku prądu stałego występuje ich kilka i każde ma swoją rolę. Najważniejsze jest jednak powiązanie szczotek z komutatorem. Szczotki nie są ogólnym sposobem zasilania wszystkich uzwojeń maszyny, tylko elementem doprowadzającym prąd do obwodu twornika przez komutator. Twornik jest częścią, w której płynie prąd w przewodach znajdujących się w polu magnetycznym, a oddziaływanie tego prądu ze strumieniem pola daje moment obrotowy. Bez tego silnik po prostu nie wykonywałby pracy mechanicznej w typowy sposób. Uzwojenie wzbudzenia służy do wytworzenia głównego pola magnetycznego. Może być połączone szeregowo, bocznikowo albo obcowzbudnie, zależnie od typu silnika, ale nie jest tym uzwojeniem, do którego prąd doprowadza się przez szczotki komutatora. Uzwojenie komutacyjne, nazywane też uzwojeniem biegunów pomocniczych, ma za zadanie poprawić proces komutacji i ograniczyć iskrzenie pod szczotkami. Ono nie jest głównym odbiorcą prądu doprowadzanego przez szczotki. Podobnie uzwojenie kompensacyjne znajduje się zwykle w nabiegunnikach biegunów głównych i służy do kompensowania reakcji twornika, szczególnie w większych maszynach przy dużym obciążeniu. Typowy błąd myślowy polega na tym, że skoro szczotki iskrzą albo uczestniczą w komutacji, to ktoś wybiera uzwojenie komutacyjne. A to tylko układ pomocniczy. Z mojego doświadczenia najprościej zapamiętać: szczotki dotykają komutatora, komutator jest połączony z uzwojeniem twornika, więc odpowiedź to twornik.