KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2012

PYTANIE NR 25.
Na rysunku przedstawiono charakterystyki mechaniczne silnika indukcyjnego dwubiegowego dla połączenia jego uzwojeń stojana w trójkąt i w podwójną gwiazdę. Jak zmieni się prędkość obrotowa tego silnika, jeśli uzwojenia stojana zostały przełączone z trójkąta w podwójną gwiazdę?
Ilustracja przedstawia wykres charakterystyk mechanicznych silnika indukcyjnego dwubiegowego.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W silniku indukcyjnym dwubiegowym zmiana połączenia uzwojeń stojana (trójkąt ↔ podwójna gwiazda) jest używana do zmiany liczby biegunów, a więc prędkości synchronicznej.
Na pokazanych charakterystykach przełączenie z trójkąta na podwójną gwiazdę odpowiada biegowi o prędkości dwukrotnie większej, stąd poprawna jest odpowiedź "Wzrośnie dwukrotnie".

Pełne wyjaśnienie:

W dwubiegowym silniku indukcyjnym prędkość obrotowa w stanie ustalonym jest wypadkową prędkości synchronicznej oraz poślizgu. Kluczowe jest to, że prędkość synchroniczna zależy przede wszystkim od częstotliwości zasilania i liczby biegunów (a praktycznie: liczby par biegunów) wytwarzanego pola stojana. Gdy w silniku dwubiegowym przełącza się uzwojenia stojana (np. w układach typu Dahlandera), zmienia się efektywna liczba biegunów, a wtedy prędkość synchroniczna zmienia się skokowo – najczęściej w stosunku 2:1.

W tym zadaniu podano, że na rysunku są charakterystyki mechaniczne dla dwóch konfiguracji: połączenia w trójkąt oraz w podwójną gwiazdę. Pytanie dotyczy wyłącznie kierunku i krotności zmiany prędkości po przełączeniu z trójkąta na podwójną gwiazdę. Zgodnie z informacją wynikającą z charakterystyk (które są elementem treści zadania), po przełączeniu na podwójną gwiazdę silnik pracuje na biegu o dwukrotnie większej prędkości. Dlatego poprawna jest odpowiedź: "Wzrośnie dwukrotnie."

  • Odpowiedź "Wzrośnie trzykrotnie" jest nieprawidłowa, bo przełączanie biegunów w typowych silnikach dwubiegowych nie daje skoku 3:1; charakterystyki dwubiegowe odpowiadają zwykle relacji 2:1.
  • Odpowiedź "Zmaleje dwukrotnie" odpowiadałaby sytuacji odwrotnej (przejście na bieg wolniejszy), ale w tym zadaniu – według przedstawionych charakterystyk – przełączenie trójkąt → podwójna gwiazda skutkuje wzrostem prędkości.
  • Odpowiedź "Zmaleje trzykrotnie" jest błędna z dwóch powodów: wskazuje spadek zamiast wzrostu oraz krotność 3:1, która nie jest typowa dla takiego przełączania i nie wynika z charakterystyk.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli widzisz silnik dwubiegowy i odpowiedzi "dwukrotnie/trzykrotnie", w pierwszej kolejności rozważ zmianę liczby biegunów (a nie samego napięcia fazowego jak w klasycznym rozruchu gwiazda–trójkąt). Następnie odnieś to do charakterystyk moment–prędkość dołączonych do zadania.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To silnik asynchroniczny, który może pracować z dwiema prędkościami znamionowymi. Osiąga się to zwykle przez przełączanie uzwojeń stojana tak, aby zmienić liczbę biegunów pola magnetycznego, a przez to prędkość synchroniczną.
W silnikach dwubiegowych przełączenie uzwojeń nie służy tylko zmianie napięcia, lecz zmianie liczby biegunów. Mniej biegunów oznacza większą prędkość synchroniczną, a więcej biegunów mniejszą. Zależność ta daje zwykle skok prędkości 2:1.
Najczęstsze rozwiązanie to przełączanie liczby biegunów w stosunku 1:2 (np. 2p i 4p). Ponieważ prędkość synchroniczna jest odwrotnie proporcjonalna do liczby biegunów, zmiana liczby biegunów o czynnik 2 daje zmianę prędkości w przybliżeniu o czynnik 2.
Poślizg to różnica między prędkością synchroniczną a rzeczywistą prędkością wirnika. Zależy od obciążenia i parametrów silnika. W zadaniach o "dwukrotnym" przełączeniu zwykle rozstrzyga relacja prędkości synchronicznych, a poślizg nie zmienia krotności skoku prędkości.
Rozruch gwiazda–trójkąt dotyczy głównie ograniczenia prądu rozruchowego i zmienia napięcie fazowe, a po rozruchu silnik pracuje na jednej prędkości. Silnik dwubiegowy ma dwie charakterystyki pracy (dwa biegi) wynikające ze zmiany liczby biegunów.
Nie zawsze da się to stwierdzić bez kontekstu (schematu wyprowadzeń i charakterystyk producenta). W zadaniach egzaminacyjnych rozstrzyga rysunek/charakterystyka dołączona do treści. Trzeba wskazać, który bieg na wykresie ma większą prędkość.
Często spotyka się je w napędach wentylatorów, pomp, przenośników i obrabiarek, gdy potrzebne są dwie prędkości pracy (np. wolniej do rozruchu/ustawiania i szybciej do pracy). Pozwala to uprościć układ bez falownika.
Typowe pomyłki to: utożsamianie połączenia z samą zmianą napięcia (jak w rozruchu), ignorowanie wpływu liczby biegunów oraz wybór "trzykrotnie" na podstawie intuicji zamiast odczytu z wykresu. Pomaga skupienie się na prędkości przy małym obciążeniu.
Najczęściej zależność prędkości od momentu (lub momentu od prędkości). Z wykresu można wnioskować o prędkości biegu jałowego, spadku prędkości pod obciążeniem oraz o momencie krytycznym. Dla silnika dwubiegowego porównuje się dwie krzywe.
Powtórz zależność prędkości synchronicznej od liczby biegunów, przeanalizuj przykłady silników dwubiegowych (w tym układy przełączeń) i poćwicz czytanie wykresów moment–prędkość. Na egzaminie zawsze opieraj wniosek o prędkości na dołączonych charakterystykach.
info

Około 45% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Silnik asynchroniczny" – sekcje o prędkości synchronicznej i poślizgu, https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_asynchroniczny (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (EN): "Dahlander connection" – opis przełączania biegunów i relacji prędkości 2:1, https://en.wikipedia.org/wiki/Dahlander_connection (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręcznik/rozdział o silnikach indukcyjnych i zależności n_s od liczby biegunów
  • Materiały dydaktyczne o silnikach dwubiegowych i przełączaniu biegunów (układ Dahlandera)
  • Ćwiczenia z interpretacji charakterystyk mechanicznych silników (moment–prędkość)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego