KWALIFIKACJA ELE5 - STYCZEŃ 2024

PYTANIE NR 23.
Jaki będzie skutek zasilenia silnika asynchronicznego o częstotliwości znamionowej napięcia stojana równej
50 Hz z sieci o częstotliwości równej 60 Hz?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Prędkość pola wirującego stojana zależy od częstotliwości zasilania (rośnie wraz z f). Dla tej samej liczby biegunów zwiększenie częstotliwości z 50 Hz do 60 Hz podnosi prędkość synchroniczną, a wirnik w silniku asynchronicznym obraca się nieco wolniej od niej (poślizg), więc jego prędkość także wzrośnie.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku asynchronicznym prędkość obrotowa jest ściśle powiązana z częstotliwością zasilania, ponieważ to ona wyznacza prędkość wirowania pola magnetycznego w stojanie (tzw. prędkość synchroniczną).

W ujęciu ogólnym prędkość synchroniczna rośnie proporcjonalnie do częstotliwości: gdy częstotliwość wzrasta z 50 Hz do 60 Hz, to pole wirujące "biegnie" szybciej. Wirnik silnika asynchronicznego nie może dogonić pola (wtedy nie byłoby indukcji prądów w wirniku), dlatego zawsze występuje poślizg i prędkość wirnika jest nieco mniejsza od synchronicznej. Jednak gdy synchroniczna rośnie, typowo rośnie również rzeczywista prędkość wirnika.

Dlatego poprawne jest stwierdzenie: "Zwiększenie prędkości obrotowej wirnika silnika."

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "Zmniejszenie prędkości obrotowej wirnika silnika." – byłoby sprzeczne z podstawową zależnością prędkości od częstotliwości; dla stałej liczby biegunów wyższa częstotliwość oznacza wyższą prędkość pola, a więc i wyższą prędkość roboczą.
  • "Uszkodzenie wirnika silnika." – sama zmiana częstotliwości nie oznacza automatycznie uszkodzenia wirnika. Mogą pojawić się skutki eksploatacyjne (np. zmiana momentu, nagrzewanie, praca poza parametrami), ale nie jest to jednoznaczny i konieczny "skutek" wprost z definicji pracy silnika.
  • "Nawrót wirnika silnika." – zmiana częstotliwości zasilania nie odwraca kierunku wirowania pola; kierunek zależy głównie od kolejności faz (w silniku trójfazowym), a nie od wartości częstotliwości.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w odpowiedziach pojawiają się: prędkość, częstotliwość i silnik asynchroniczny – w pierwszej kolejności skojarz prędkość z częstotliwością (a nie z napięciem) i pamiętaj o poślizgu: wirnik jest "prawie" synchroniczny, ale zawsze trochę wolniejszy.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Prędkość pola wirującego stojana rośnie wraz z częstotliwością. Dla tej samej liczby biegunów wyższa częstotliwość oznacza wyższą prędkość synchroniczną, a wirnik (z poślizgiem) zwykle też obraca się szybciej.
Pole magnetyczne stojana "biegnie" szybciej, więc aby wytworzyć moment, wirnik ustala się na większej prędkości, nadal nieco mniejszej od synchronicznej. To wynika z zasady indukcji i konieczności istnienia poślizgu.
To prędkość wirowania pola magnetycznego wytwarzanego przez stojan. Zależy głównie od częstotliwości zasilania i liczby biegunów. Wirnik w silniku asynchronicznym pracuje poniżej tej prędkości.
Poślizg to różnica między prędkością synchroniczną a prędkością wirnika. Jest potrzebny, bo tylko przy różnicy prędkości indukują się prądy w wirniku, które wytwarzają moment. Gdyby wirnik dogonił pole, moment spadłby prawie do zera.
Nie zawsze. Prędkość wzrośnie, a wraz z nią mogą zmienić się warunki chłodzenia, obciążenia mechanicznego i zapotrzebowania na moment. Bez analizy napięcia, obciążenia i danych znamionowych nie da się zagwarantować bezpiecznej pracy.
Silniki asynchroniczne spotyka się m.in. w napędach wentylatorów, pomp, dmuchaw, sprężarek i urządzeń pomocniczych w stacjach oraz punktach gazowych. Zmiana częstotliwości zasilania wpływa wtedy bezpośrednio na prędkość pracy urządzenia.
Kierunek obrotów w silniku trójfazowym zależy głównie od kolejności faz, bo ona wyznacza kierunek wirowania pola stojana. Sama zmiana wartości częstotliwości (np. 50→60 Hz) zmienia prędkość pola, ale nie odwraca jego kierunku.
Częstotliwość najsilniej wpływa na prędkość (prędkość synchroniczna). Napięcie wpływa głównie na strumień i zdolność do wytworzenia momentu. W praktyce przy sterowaniu falownikiem często utrzymuje się relację U/f, by zachować właściwy strumień.
Typowe pomyłki to: utożsamienie wyższej częstotliwości z uszkodzeniem, mylenie wpływu napięcia z wpływem częstotliwości, oraz pomijanie poślizgu (założenie, że wirnik zawsze ma dokładnie prędkość synchroniczną).
Najpierw skojarz: prędkość synchroniczna rośnie wraz z częstotliwością. Następnie przypomnij poślizg: wirnik jest wolniejszy od pola, ale gdy pole przyspiesza, wirnik zwykle też przyspiesza. Wybierz odpowiedź o wzroście prędkości.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 41% zdających egzamin. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Prędkość pola wirującego stojana zależy od częstotliwości zasilania (rośnie wraz z f)."

Źródła:

  • IEC 60034-1:2017, Rotating electrical machines – Part 1: Rating and performance (informacje ogólne o maszynach wirujących i parametrach znamionowych)
  • Wikipedia (PL): "Silnik asynchroniczny" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_asynchroniczny (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (EN): "Synchronous speed" / "Induction motor" – https://en.wikipedia.org/wiki/Synchronous_speed oraz https://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motor (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podstawy elektrotechniki: rozdziały o maszynach prądu przemiennego
  • Materiały szkolne o silnikach indukcyjnych (prędkość synchroniczna, poślizg, moment)
  • Instrukcje producentów silników i falowników (zależność f–n, zasada U/f)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego