KWALIFIKACJA ELE5 - CZERWIEC 2024

PYTANIE NR 35.
Która z wymienionych przyczyn odpowiada za zmniejszenie się prędkości obrotowej trójfazowego silnika klatkowego podczas jego pracy?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przerwa w zasilaniu jednej fazy powoduje asymetrię prądów i spadek momentu elektromagnetycznego silnika klatkowego.
Aby utrzymać moment obciążenia, rośnie poślizg, a więc prędkość wirnika maleje. Pozostałe odpowiedzi zwiększają prędkość lub dotyczą innego typu silnika.

Pełne wyjaśnienie:

W trójfazowym silniku asynchronicznym klatkowym prędkość wirnika jest zawsze nieco mniejsza od prędkości synchronicznej pola wirującego. Różnica ta wynika z poślizgu, który rośnie, gdy silnik musi wytworzyć większy moment napędowy.

Odpowiedź "Przerwa w zasilaniu jednej fazy" jest właściwa, ponieważ zanik jednej fazy powoduje silną asymetrię zasilania. Skutkiem jest pogorszenie warunków wytwarzania pola wirującego i spadek momentu elektromagnetycznego. Jeżeli obciążenie mechaniczne pozostaje takie samo, silnik "próbuje" ten moment nadrobić poprzez zwiększenie poślizgu, co praktycznie objawia się spadkiem prędkości obrotowej oraz wzrostem obciążeń cieplnych (prądy w pozostałych fazach mogą rosnąć).

Dlaczego pozostałe propozycje są nieprawidłowe?

  • "Spadek obciążenia silnika" – przy mniejszym obciążeniu wymagany moment jest mniejszy, więc poślizg zwykle maleje, a prędkość zbliża się do synchronicznej (czyli nie spada, lecz rośnie).
  • "Zwarcie pierścieni ślizgowych" – silnik klatkowy nie ma pierścieni ślizgowych; to element typowy dla silnika pierścieniowego. Odpowiedź dotyczy innej konstrukcji, więc nie opisuje przyczyny spadku prędkości w silniku klatkowym.
  • "Wzrost napięcia zasilania" – w typowym zakresie pracy zwiększenie napięcia zwykle poprawia zdolność wytwarzania momentu (dla danego obciążenia może nawet zmniejszyć poślizg), więc nie jest typową przyczyną spadku prędkości.

W praktyce eksploatacyjnej spadek prędkości wraz z pogorszeniem pracy, nagrzewaniem i "buczeniem" jest jednym z sygnałów alarmowych zaniku fazy, dlatego stosuje się przekaźniki kontroli faz/asymetrii oraz odpowiednie zabezpieczenia termiczne.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Poślizg to różnica (zwykle podana w %) między prędkością synchroniczną pola wirującego a rzeczywistą prędkością wirnika. Gdy rośnie wymagany moment obciążenia, poślizg zwykle rośnie, a prędkość wirnika spada.
Zanik fazy powoduje asymetrię zasilania i spadek momentu elektromagnetycznego. Przy niezmienionym obciążeniu silnik zwiększa poślizg, aby wytworzyć moment, co objawia się spadkiem prędkości oraz często wzrostem prądu i nagrzewaniem.
Najczęściej pojawia się spadek prędkości i momentu, wzrost prądów w pozostałych fazach, przegrzewanie, głośniejsza praca (buczenie) oraz ryzyko zadziałania zabezpieczeń termicznych. Długotrwała praca może uszkodzić uzwojenia.
Zwykle nie. Przy mniejszym obciążeniu wymagany moment jest niższy, więc poślizg maleje i prędkość rośnie (zbliża się do synchronicznej). Spadek prędkości przy spadku obciążenia sugeruje raczej problem z zasilaniem lub uszkodzenie.
Prędkość zależy głównie od częstotliwości i liczby biegunów, a nie bezpośrednio od napięcia. Zmiana napięcia wpływa przede wszystkim na dostępny moment i poślizg: niższe napięcie może zwiększać poślizg i obniżać prędkość pod obciążeniem.
To prędkość wirowania pola magnetycznego stojana. Zależy od częstotliwości sieci i liczby par biegunów. Wirnik silnika asynchronicznego obraca się nieco wolniej, bo do indukcji prądów w wirniku potrzebny jest poślizg.
Stosuje się przekaźnik kontroli faz (zaniku i asymetrii) lub układ w falowniku/styczniku, który wykrywa nieprawidłowość i odłącza zasilanie. Dodatkowo stosuje się zabezpieczenia przeciążeniowe/termiczne, bo praca na dwóch fazach grozi przegrzaniem.
Silnik klatkowy ma wirnik w postaci klatki (pręty i pierścienie zwierające), bez wyprowadzonych końców uzwojeń na pierścienie ślizgowe. Pierścienie ślizgowe występują w silnikach pierścieniowych, więc taka odpowiedź dotyczy innej konstrukcji.
Spadek częstotliwości zmienia prędkość synchroniczną, więc prędkość obniża się "systemowo". Zanik fazy lub spadek napięcia zwykle daje spadek prędkości pod obciążeniem, wzrost prądu i nagrzewanie. W praktyce mierzy się częstotliwość oraz prądy fazowe.
Najpierw ustal, co wprost zmienia prędkość synchroniczną (częstotliwość, liczba biegunów), a co zmienia poślizg (obciążenie, spadek napięcia, asymetria/zanik fazy). Jeśli pytanie dotyczy spadku prędkości w pracy, zwykle chodzi o wzrost poślizgu.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 48% zdających egzamin. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Przerwa w zasilaniu jednej fazy powoduje asymetrię prądów i spadek momentu elektromagnetycznego silnika klatkowego.Aby utrzymać moment obciążenia, rośnie poślizg, a więc prędkość wirnika maleje."

Źródła:

  • IEC 60034-1: Rotating electrical machines – Part 1: Rating and performance (sekcje dotyczące parametrów znamionowych i pracy maszyn wirujących)
  • IEC 60034-12: Rotating electrical machines – Part 12: Starting performance of single-speed three-phase cage induction motors (zakres: charakterystyki momentu/prądu oraz zachowanie silników klatkowych)
  • PN-EN 60034-1 (odpowiednik krajowy serii 60034): Maszyny elektryczne wirujące – Część 1: Dane znamionowe i właściwości (zakres ogólny dotyczący maszyn wirujących)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z działu: maszyny elektryczne (silniki asynchroniczne)
  • Materiały producentów aparatury: przekaźniki kontroli faz i zabezpieczenia silników (opisy działania i typowe objawy uszkodzeń)
  • Notatki z zajęć: charakterystyka mechaniczna silnika indukcyjnego i definicja poślizgu

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego