KWALIFIKACJA ELM3 - CZERWIEC 2024

PYTANIE NR 35.
Silnik synchroniczny zasilany z przemiennika częstotliwości o ustawieniach przedstawionych na rysunku, będzie pracował z prędkością obrotową
Ilustracja przedstawia panel sterowania przemiennika częstotliwości firmy Siemens, używanego w kontekście zawodowym,
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Silnik synchroniczny obraca się z prędkością zależną od częstotliwości zasilania i liczby par biegunów.
Stosuje się wzór ns = 60·f/p (obr./min). Po podstawieniu częstotliwości wynikającej z nastaw przemiennika oraz właściwego p otrzymuje się 1500 obr./min, a pozostałe wartości wynikają z błędnej skali lub złego p.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku synchronicznym prędkość wirnika w stanie ustalonym jest (w przybliżeniu idealnym) równa prędkości synchronicznej pola. Oznacza to, że nie zależy ona bezpośrednio od obciążenia (jak w silniku asynchronicznym), lecz głównie od częstotliwości napięcia wyjściowego przemiennika oraz od liczby biegunów maszyny.

Do obliczeń stosuje się jedną z równoważnych postaci wzoru:

  • ns = 60 · f / p, gdzie: f – częstotliwość w Hz, p – liczba par biegunów,
  • albo ns = 120 · f / P, gdzie P – liczba biegunów.

W praktyce egzaminacyjnej kluczowe jest poprawne odczytanie z rysunku/ekranu przemiennika wartości f (częstotliwości zadanej lub aktualnej) oraz właściwe rozumienie, czy podana jest liczba biegunów, czy liczba par biegunów. Pomylenie tych wielkości daje wynik różniący się zwykle dwukrotnie.

Dlaczego poprawna jest odpowiedź "1500 obr./min"? Ponieważ jest to wynik typowy dla przypadku, gdy z nastaw przemiennika wynika f = 50 Hz i silnik ma 2 pary biegunów (czyli 4 bieguny): wtedy ns = 60·50/2 = 1500 obr./min.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "50 obr./min" zwykle wynika z pomylenia Hz z obr./min (brak przelicznika 60) albo z błędnego założenia skrajnie małej częstotliwości.
  • "400 obr./min" może pojawić się przy błędnym podstawieniu liczby biegunów/par biegunów lub przyjęciu innej częstotliwości bez uzasadnienia w nastawach.
  • "4,8 obr./min" jest nielogicznie małą wartością dla typowego napędu i wskazuje na błąd skali/konwersji jednostek (np. dodatkowe, nieuzasadnione dzielenie).

Wskazówka do nauki: zapamiętaj, że dla 50 Hz często spotyka się "pakiet" prędkości synchronicznych: 3000 obr./min (2 bieguny), 1500 obr./min (4 bieguny), 1000 obr./min (6 biegunów), 750 obr./min (8 biegunów) – ale zawsze potwierdź to danymi z zadania.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Prędkość synchroniczna to prędkość wirowania pola magnetycznego w maszynie AC, z którą (w warunkach pracy synchronicznej) obraca się wirnik silnika synchronicznego. Zależy od częstotliwości zasilania i liczby biegunów/par biegunów, a nie bezpośrednio od obciążenia.
Stosuje się wzór ns = 60·f/p (obr./min), gdzie f jest w Hz, a p to liczba par biegunów. Równoważnie: ns = 120·f/P, gdzie P to liczba biegunów. Najczęstszy błąd to pomylenie p i P.
Przemiennik reguluje częstotliwość napięcia wyjściowego, a prędkość synchroniczna jest wprost proporcjonalna do częstotliwości. Zwiększenie f zwiększa prędkość, a zmniejszenie f ją obniża. Dlatego w napędach mechatronicznych falownik jest podstawowym narzędziem regulacji prędkości.
Najważniejsza jest częstotliwość wyjściowa (zadana lub aktualna) w Hz. Dodatkowo trzeba znać liczbę biegunów albo liczbę par biegunów silnika (z tabliczki znamionowej lub parametrów wpisanych w falowniku). Bez tych danych nie da się jednoznacznie policzyć n.
Liczba biegunów (P) to całkowita liczba biegunów magnetycznych w maszynie (np. 4). Liczba par biegunów (p) to P/2 (dla 4 biegunów p=2). We wzorze ns = 60·f/p używa się par biegunów, co często powoduje pomyłki.
W idealnej pracy synchronicznej poślizg jest równy 0, bo wirnik "nadąża" za polem wirującym. W praktyce mogą wystąpić odchyłki podczas rozruchu, przeciążenia lub utraty synchronizmu, ale zasada obliczeń prędkości opiera się na częstotliwości i biegunach.
1500 obr./min jest typowe dla częstotliwości 50 Hz i silnika 4-biegunowego (2 pary biegunów). W testach bywa to "wartość charakterystyczna", ale nie należy jej wybierać w ciemno: zawsze sprawdź częstotliwość na przemienniku i liczbę biegunów silnika.
Bo częstotliwość 50 Hz kojarzy się z liczbą "50" i część osób myli Hz z obr./min. W obliczeniach trzeba przeliczyć sekundy na minuty (mnożenie przez 60) i uwzględnić liczbę par biegunów, więc sama liczba 50 nie może być prędkością synchroniczną w obr./min.
Najczęściej: (1) wstawienie liczby biegunów zamiast par biegunów, (2) pominięcie współczynnika 60, (3) użycie częstotliwości sieci 50 Hz mimo że falownik ma inną nastawę, (4) błędne zaokrąglanie lub mieszanie jednostek. Pomaga zapisanie danych z jednostkami.
Ćwicz szybki odczyt: gdzie na panelu falownika jest częstotliwość wyjściowa, oraz rozpoznawaj liczbę biegunów z tabliczki znamionowej. Opanuj dwie postacie wzoru (z p i z P) i naucz się "pakietu" typowych prędkości dla 50 Hz, ale zawsze licz z danych.
info

Statystycznie 49% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Eksperci podkreślają: "Silnik synchroniczny obraca się z prędkością zależną od częstotliwości zasilania i liczby par biegunów.Stosuje się wzór ns = 60·f/p (obr./min)."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Prędkość synchroniczna" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Pr%C4%99dko%C5%9B%C4%87_synchroniczna (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (PL): "Silnik synchroniczny" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_synchroniczny (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (EN): "Synchronous motor" (sekcja o synchronous speed) – https://en.wikipedia.org/wiki/Synchronous_motor (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Podstawy maszyn elektrycznych: rozdziały o maszynie synchronicznej i prędkości synchronicznej
  • Instrukcje (manuale) przemienników częstotliwości: sekcje o nastawie częstotliwości i parametrach silnika
  • Notatki/arkusze wzorów: n = 60·f/p oraz n = 120·f/P

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego