KWALIFIKACJA ELE5 - CZERWIEC 2018 (test 2)

PYTANIE NR 12.
Który z wymienionych wyłączników silnikowych należy zastosować do zabezpieczenia trójfazowego silnika klatkowego o parametrach znamionowych: P = 11 kW, U = 400 V, cos φ = 0,73, η = 80%?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Prąd znamionowy silnika 3‑fazowego oblicza się ze wzoru I = P/(√3·U·cosφ·η). Dla P=11 kW, U=400 V, cosφ=0,73 i η=0,8 otrzymuje się ok. 27,2 A. Wyłącznik silnikowy musi mieć zakres nastawy obejmujący tę wartość, więc właściwy jest 25–32 A.

Pełne wyjaśnienie:

Wyłącznik silnikowy dobiera się tak, aby jego zakres nastawy zabezpieczenia przeciążeniowego obejmował prąd znamionowy silnika. W silniku trójfazowym prąd zależy nie tylko od mocy mechanicznej na wale, ale też od napięcia międzyfazowego, współczynnika mocy oraz sprawności.

Dla danych znamionowych stosuje się zależność:

In = Pout / (√3 · U · cosφ · η)

  • Pout – moc na wale (tu 11 kW),
  • U – napięcie międzyfazowe (tu 400 V),
  • cosφ – współczynnik mocy (tu 0,73),
  • η – sprawność (tu 0,8).

Podstawienie wartości (w watach):

  • √3·U·cosφ·η ≈ 1,732 · 400 · 0,73 · 0,8 ≈ 404,7
  • In ≈ 11000 / 404,7 ≈ 27,2 A

Zatem prąd znamionowy wynosi ok. 27 A. Zakres 16–25 A jest zbyt mały, bo jego górna granica jest poniżej In, co w praktyce powodowałoby nieprawidłowe (zbyt częste) zadziałania lub brak możliwości właściwego ustawienia. Zakres 25–32 A obejmuje 27,2 A, więc pozwala ustawić wyłącznik na wartość równą lub nieznacznie wyższą (typowo do ok. 110%) od prądu znamionowego.

Pozostałe propozycje są błędne, bo:

  • "Wyłącznik silnikowy 10-16 A" i "Wyłącznik silnikowy 16-25 A" nie obejmują obliczonego prądu, więc nie spełniają wymogu doboru.
  • "Wyłącznik silnikowy 32-40 A" ma zakres zbyt wysoki; nastawa odpowiadająca 27 A nie byłaby możliwa, a ochrona przeciążeniowa silnika byłaby niewłaściwa (za mała czułość).

W zadaniach egzaminacyjnych najczęstsze pomyłki to pominięcie sprawności η (co zaniża wynik) oraz zapomnienie o √3 (co daje wynik istotnie zawyżony). Właściwy dobór zawsze sprawdzaj regułą: In musi mieścić się w zakresie nastawy wyłącznika.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Użyj wzoru: I = P/(√3·U·cosφ·η), gdzie P to moc na wale (W), U to napięcie międzyfazowe (V), cosφ współczynnik mocy, a η sprawność. Najpierw zamień kW na W. Wynik I porównaj z zakresami nastawy wyłączników silnikowych.
W układzie trójfazowym zależność między mocą czynną a prądem liniowym zawiera czynnik √3, bo moc jest sumą mocy trzech faz przy przesunięciu fazowym. Pominięcie √3 to częsty błąd, który prowadzi do złego doboru zabezpieczenia (zwykle zbyt dużego).
Sprawność η mówi, jaka część mocy elektrycznej zamienia się w moc mechaniczną na wale. Gdy η < 1, silnik pobiera więcej mocy niż oddaje. Wzór na prąd zawiera η w mianowniku, więc mniejsza sprawność oznacza większy prąd i często konieczność doboru wyłącznika o wyższym zakresie.
cosφ to współczynnik mocy, czyli miara udziału mocy czynnej w mocy pozornej. Dla silników indukcyjnych cosφ bywa istotnie mniejszy od 1, co zwiększa prąd przy tej samej mocy mechanicznej. Pominięcie cosφ zaniża obliczony prąd i grozi doborem zbyt małego wyłącznika.
Dobierz taki wyłącznik, którego zakres nastawy obejmuje obliczony prąd znamionowy I. Następnie nastaw wartość równą lub nieznacznie wyższą od I (często do ok. 110%). Nie wybieraj zakresu, w którym górna granica jest mniejsza niż I, bo nie ustawisz poprawnej ochrony.
Zakres 16–25 A oznacza, że przeciążeniową część wyłącznika można nastawić maksymalnie na 25 A. Jeśli prąd znamionowy silnika wynosi ok. 27 A, to nie da się ustawić wyłącznika na właściwą wartość, a zabezpieczenie będzie działało nieprawidłowo (zbyt wcześnie lub bez poprawnej nastawy).
Zbyt duży "zapas" jest niekorzystny. Jeśli zakres zaczyna się dopiero od 32 A, to nie ustawisz go na 27 A, więc przeciążeniowa ochrona silnika będzie za słaba. Taki dobór może nie wykrywać długotrwałych przeciążeń w porę, co zwiększa ryzyko przegrzewania uzwojeń i awarii napędu.
Najczęstsze pułapki to: (1) pominięcie sprawności η (zaniżenie prądu), (2) pominięcie √3 (zawyżenie lub błędna zależność), (3) użycie P w kW bez zamiany na W, (4) nieuwzględnienie cosφ. Każdy z tych błędów prowadzi do wyboru niewłaściwego zakresu wyłącznika.
Najczęściej przy urządzeniach pomocniczych, np. napędach wentylacji, pomp, dmuchaw lub sprężarek w obiektach sieci gazowej i stacjach. Technik powinien umieć odczytać dane znamionowe, oszacować prąd i sprawdzić, czy zastosowane zabezpieczenia oraz nastawy są zgodne z parametrami napędu.
Po obliczeniu I wykonaj test: czy I mieści się w przedziale nastawy? Jeśli nie, odpowiedź odpada. Dodatkowo oceń rząd wielkości: dla silników ok. 11 kW przy 400 V prądy zwykle są w dziesiątkach amperów, a nie w okolicach 10–16 A.
info

Około 55% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Eksperci podkreślają: "Prąd znamionowy silnika 3‑fazowego oblicza się ze wzoru I = P/(√3·U·cosφ·η)."

Źródła:

  • PN-EN 60947-4-1: Aparatura łączeniowa i sterownicza niskonapięciowa — Część 4-1: Styczniki i rozruszniki silnikowe — Styczniki i rozruszniki elektromechaniczne (wymagania i definicje dotyczące rozruszników/wyłączników silnikowych).
  • PN-IEC 60364-4-43: Instalacje elektryczne niskiego napięcia — Część 4-43: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa — Ochrona przed prądem przetężeniowym.
  • IEC 60034-1: Rotating electrical machines — Part 1: Rating and performance (zależności mocy, sprawności i parametrów znamionowych maszyn wirujących).

Materiały:

  • PN-EN 60947-4-1 – wymagania dla rozruszników i zabezpieczeń silnikowych (dobór/charakterystyki)
  • PN-IEC 60364-4-43 – zasady ochrony przed prądem przetężeniowym w instalacjach nN
  • Podręczniki z podstaw elektrotechniki: obwody trójfazowe, moc czynna i pozorna, cosφ, sprawność

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego