KWALIFIKACJA ELE5 - CZERWIEC 2014

PYTANIE NR 7.
Zmniejszenie częstotliwości napięcia zasilania podczas pracy silnika indukcyjnego trójfazowego spowoduje
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W silniku indukcyjnym prędkość pola wirującego (synchroniczna) zależy od częstotliwości zasilania: przy mniejszej częstotliwości jest mniejsza. Wirnik obraca się nieco wolniej od tej prędkości (poślizg), więc spadek częstotliwości powoduje spadek prędkości obrotowej silnika.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku indukcyjnym trójfazowym stojan wytwarza pole wirujące. Prędkość tego pola to prędkość synchroniczna i jest wprost związana z częstotliwością zasilania: gdy częstotliwość maleje, maleje także prędkość pola.

Wirnik silnika indukcyjnego nie może dogonić pola wirującego, bo wtedy zaniknęłaby indukcja prądów w wirniku. Dlatego wirnik pracuje z poślizgiem, czyli z prędkością nieco mniejszą niż synchroniczna. W praktyce oznacza to, że jeśli zmniejszysz częstotliwość zasilania podczas pracy, to zmniejszysz prędkość pola wirującego, a wraz z nią zmniejszy się również prędkość obrotowa wirnika.

Dlatego odpowiedź "zmniejszenie prędkości obrotowej silnika." jest poprawna.

Pozostałe odpowiedzi są błędne z typowych powodów:

  • "zwiększenie prędkości obrotowej silnika." – byłoby możliwe przy zwiększeniu częstotliwości (a nie zmniejszeniu), bo wtedy rośnie prędkość synchroniczna.
  • "zatrzymanie silnika." – samo obniżenie częstotliwości nie oznacza automatycznego zatrzymania; silnik może dalej pracować, choć przy niskiej częstotliwości i nieadekwatnym napięciu może spadać moment i mogą pojawić się problemy z obciążeniem.
  • "utrzymanie prędkości obrotowej silnika na tym samym poziomie." – bez zmiany częstotliwości nie ma podstaw do utrzymania tej samej prędkości synchronicznej; w silniku indukcyjnym prędkość jest zależna od częstotliwości i poślizgu.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w pytaniu pojawia się "częstotliwość zasilania" i "silnik indukcyjny", pierwszym skojarzeniem powinna być prędkość synchroniczna pola wirującego i wniosek: mniej Hz → mniejsza prędkość.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Prędkość synchroniczna to prędkość wirowania pola magnetycznego stojana. Zależy od częstotliwości zasilania i liczby biegunów maszyny. Wirnik silnika indukcyjnego obraca się zwykle nieco wolniej (z poślizgiem), aby mogła zachodzić indukcja prądów w wirniku.
Zmiana częstotliwości zmienia prędkość pola wirującego stojana, a więc zmienia też prędkość wirnika. Zmniejszenie częstotliwości powoduje spadek prędkości synchronicznej i w efekcie spadek prędkości obrotowej silnika (z zachowaniem poślizgu zależnego od obciążenia).
Gdyby wirnik osiągnął prędkość pola wirującego, zniknęłaby różnica prędkości potrzebna do indukcji napięć i prądów w wirniku. Bez indukcji nie byłoby momentu elektromagnetycznego. Dlatego zawsze występuje poślizg, który rośnie przy większym obciążeniu.
Poślizg to różnica między prędkością synchroniczną a prędkością wirnika, zwykle wyrażona jako ułamek lub procent prędkości synchronicznej. Jest niezbędny do wytworzenia momentu. Zwiększa się przy wzroście obciążenia, a zmniejsza przy pracy bliskiej biegu jałowego.
Nie. Zmniejszenie częstotliwości przede wszystkim zmniejsza prędkość. Zatrzymanie może nastąpić dopiero wtedy, gdy przy danej częstotliwości i napięciu silnik nie wytworzy wystarczającego momentu do pokonania obciążenia. To zależy od obciążenia, sposobu sterowania i nastaw napędu.
Falownik umożliwia płynną zmianę częstotliwości (i zwykle także napięcia) zasilania silnika. Dzięki temu można sterować prędkością obrotową, ograniczać prądy rozruchowe i dopasować pracę napędu do wymagań procesu. W praktyce to podstawowa metoda regulacji prędkości silników indukcyjnych.
W wielu napędach wraz ze zmianą częstotliwości zmienia się też napięcie tak, aby utrzymać w przybliżeniu stały strumień magnetyczny w maszynie. To bywa opisywane jako stały stosunek U/f. Jeśli częstotliwość spada bez odpowiedniego dostosowania napięcia, silnik może mieć gorsze warunki momentowe.
Najczęściej myli się wpływ częstotliwości z wpływem samego napięcia oraz zakłada, że spadek częstotliwości oznacza natychmiastowe zatrzymanie. Częsty błąd to też pomijanie poślizgu i traktowanie prędkości wirnika jako stałej niezależnie od obciążenia i parametrów zasilania.
Najczęściej wtedy, gdy chce się zmniejszyć prędkość napędu i zużycie energii, np. w wentylatorach i pompach, gdzie niższa prędkość oznacza mniejszy przepływ i mniejszą moc. Realizuje się to zwykle przez falownik, który pozwala bezpiecznie i płynnie zmieniać częstotliwość.
Jeśli w treści pojawia się "silnik indukcyjny trójfazowy" oraz "częstotliwość zasilania", to kluczowe jest skojarzenie z prędkością synchroniczną pola wirującego. Zapamiętaj regułę: mniej Hz → mniejsza prędkość. Dopiero później myśl o poślizgu i wpływie obciążenia.
info

Około 42% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Według specjalistów z branży: "W silniku indukcyjnym prędkość pola wirującego (synchroniczna) zależy od częstotliwości zasilania: przy mniejszej częstotliwości jest mniejsza."

Źródła:

  • Stephen J. Chapman, "Electric Machinery Fundamentals", rozdział o silnikach indukcyjnych (zależność prędkości synchronicznej od częstotliwości), wyd. McGraw-Hill
  • A.E. Fitzgerald, Charles Kingsley, Stephen D. Umans, "Electric Machinery", rozdział o maszynach indukcyjnych (prędkość synchroniczna i poślizg), wyd. McGraw-Hill
  • IEC 60034 (Rotating electrical machines) – część ogólna dotycząca maszyn wirujących i parametrów pracy; seria norm jako odniesienie terminologiczne

Materiały:

  • Podręcznik do maszyn elektrycznych (dział: silniki indukcyjne, prędkość synchroniczna i poślizg)
  • Dokumentacja dydaktyczna/serwisowa falowników (zasada regulacji U/f i wpływ f na prędkość)
  • Notatki z elektrotechniki: pole wirujące w maszynie trójfazowej

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego