KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2020

PYTANIE NR 28.
Do przetwornicy 12 V DC/ 230 V AC 1 000 W podłączono sprawny silnik indukcyjny o mocy 120 W. Silnik nie działa prawidłowo. Żarówka o mocy 200 W podłączona do tej przetwornicy działa prawidłowo. Zmierzone napięcie wyjściowe przetwornicy wynosi 229 V. Na podstawie obserwacji i wyniku pomiaru można stwierdzić, że
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Skoro żarówka 200 W działa prawidłowo, a napięcie wyjściowe wynosi ok. 229 V, to problem nie wynika z "za wysokiego napięcia" ani z rozładowania akumulatora.
Silnik indukcyjny jest wrażliwy na kształt napięcia; przy przebiegu innym niż sinus (np. modyfikowanym) może nie wystartować lub pracować nieprawidłowo.

Pełne wyjaśnienie:

W opisie podano, że:

  • przetwornica 12 V DC/230 V AC ma moc 1000 W,
  • żarówka 200 W działa prawidłowo,
  • zmierzone napięcie wyjściowe to 229 V,
  • sprawny silnik indukcyjny 120 W nie działa prawidłowo.

Działanie żarówki jest ważną wskazówką diagnostyczną. Żarówka jest odbiornikiem w dużej mierze rezystancyjnym: jej praca zależy głównie od wartości skutecznej napięcia i dostępnej mocy. Skoro świeci normalnie przy obciążeniu 200 W, przetwornica dostarcza energię i utrzymuje napięcie w pobliżu 230 V.

Silnik indukcyjny jest odbiornikiem indukcyjnym i w praktyce jest znacznie bardziej wrażliwy na parametry zasilania niż żarówka. Wiele przetwornic oferuje na wyjściu nie "czystą sinusoidę", lecz przebieg aproksymowany (np. modyfikowaną sinusoidę lub przebieg prostokątny z przerwami). Taki kształt napięcia może powodować:

  • większy udział harmonicznych i dodatkowe straty w silniku,
  • zwiększony hałas i nagrzewanie,
  • problemy z rozruchem (szczególnie gdy silnik ma większy prąd rozruchowy niż wynikałoby to z mocy znamionowej 120 W).

Dlatego wniosek "przetwornica nie wytwarza przebiegu sinusoidalnego" jest spójny z obserwacją: odbiornik rezystancyjny działa, a indukcyjny – mimo prawidłowego wskazania napięcia – pracuje źle.

Pozostałe stwierdzenia są mniej trafne:

  • "napięcie wyjściowe jest za wysokie" – 229 V mieści się blisko wartości znamionowej 230 V, więc samo napięcie nie tłumaczy objawów,
  • "przetwornica ma zbyt małą moc" – porównanie 1000 W do 120 W sugeruje zapas, a dodatkowo żarówka 200 W działa,
  • "akumulator jest rozładowany" – gdyby zasilanie DC było krytycznie słabe, typowo pojawiłyby się spadki napięcia/wyłączenia pod obciążeniem; tu przetwornica utrzymuje ok. 229 V i zasila 200 W.

W praktyce przy takich objawach warto potwierdzić kształt napięcia oscyloskopem oraz sprawdzić, czy przetwornica jest typu "czysta sinusoida", jeśli ma zasilać silniki.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To znaczy, że napięcie 230 V AC na wyjściu ma kształt inny niż gładka sinusoida (często jest "modyfikowane"). Multimetr może pokazywać prawidłową wartość skuteczną, ale harmoniczne pogarszają warunki pracy części urządzeń, zwłaszcza silników i transformatorów.
Żarówka jest głównie obciążeniem rezystancyjnym, więc liczy się przede wszystkim moc i wartość skuteczna napięcia. Silnik indukcyjny jest obciążeniem indukcyjnym i jest wrażliwy na kształt przebiegu oraz harmoniczne, które mogą powodować słaby rozruch, buczenie i przegrzewanie.
W typowych warunkach 229 V jest bardzo blisko wartości 230 V, więc samo napięcie nie wskazuje na "zbyt wysokie zasilanie". Kluczowe jest, że taki pomiar nie mówi nic o kształcie przebiegu; do tego potrzebny jest oscyloskop lub analizator jakości energii.
Najpewniejsze jest sprawdzenie dokumentacji urządzenia (opis typu wyjścia) oraz pomiar oscyloskopem. Sama informacja "230 V" i pomiar multimetrem nie wystarczają. W praktyce przetwornice "czysta sinusoida" są zwykle droższe i wyraźnie tak oznaczane.
Nie zawsze. Silnik przy rozruchu może pobierać znacznie większy prąd niż wynika z mocy znamionowej. Dodatkowo przy przebiegu niesinusoidalnym rosną straty i prądy odkształcenia. Dlatego sama moc znamionowa przetwornicy nie gwarantuje poprawnej pracy silnika.
Wiele multimetrów mierzy wartość skuteczną poprawnie tylko dla sinusoidy. Przy przebiegach odkształconych wynik może być mylący, a nawet przy poprawnym RMS urządzenie może źle działać z powodu harmonicznych. Dlatego przy diagnostyce liczy się także kształt i częstotliwość napięcia.
Zwykle wtedy, gdy odbiornik jest indukcyjny (silniki, transformatory, niektóre zasilacze) i ma wymagania co do jakości zasilania. "Czysta sinusoida" zmniejsza ryzyko problemów z rozruchem, hałasu i grzania. W zastosowaniach profesjonalnych to standardowy wybór dla napędów.
Może, bo spadek napięcia DC ogranicza moc oddawaną przez przetwornicę i może wywołać wyłączenia zabezpieczeń. Jednak w analizowanym typie sytuacji wskazówką jest poprawna praca żarówki i utrzymane napięcie wyjściowe, co mniej wspiera hipotezę o głębokim rozładowaniu.
Poza pomiarem napięcia warto sprawdzić kształt przebiegu oscyloskopem, częstotliwość (50 Hz), spadek napięcia pod obciążeniem oraz prąd pobierany przez silnik przy rozruchu. Pomocne jest też porównanie zachowania z inną przetwornicą typu "czysta sinusoida".
Najczęstsze to głośniejsza praca (buczenie), wyraźnie słabszy moment rozruchowy, przegrzewanie, a czasem brak startu mimo poprawnego napięcia RMS. Wynika to z harmonicznych i dodatkowych strat w obwodach magnetycznych silnika. Długotrwała praca może skracać żywotność.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 38% zdających egzamin. bardzo trudne

Materiały:

  • Podręczniki do elektrotechniki/elektroniki: przebiegi AC, wartość skuteczna, harmoniczne
  • Materiały producentów przetwornic: różnice "czysta sinusoida" vs "modyfikowana sinusoida"
  • Ćwiczenia laboratoryjne: obserwacja przebiegu na oscyloskopie i wpływ na odbiorniki indukcyjne

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego