Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA ELM3 - STYCZEŃ 2017 (test 2)



PYTANIE NR 24.
Korzystając z podanego wzoru, określ jaką częstotliwość napięcia należy ustawić na falowniku, aby podłączony do niego silnik asynchroniczny o znamionowej prędkości obrotowej 2920 obr/min i znamionowej częstotliwości 50 Hz osiągnął prędkość obrotową 1460 obr/min.
Ilustracja przedstawia wzór matematyczny używany do obliczania prędkości synchronicznej silnika elektrycznego.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Dla silnika asynchronicznego przy stałej liczbie biegunów prędkość obrotowa jest w przybliżeniu proporcjonalna do częstotliwości zasilania.
Zmniejszenie prędkości z 2920 obr/min do 1460 obr/min oznacza spadek 2×, więc częstotliwość z 50 Hz należy zmniejszyć 2×: 50/2 = 25 Hz.

Pełne wyjaśnienie:

W napędach z falownikiem podstawową zasadą jest to, że prędkość pola wirującego (a w praktyce także prędkość wału) zależy od częstotliwości zasilania. Dla danej maszyny (stała liczba biegunów) prędkość synchroniczna rośnie liniowo wraz z częstotliwością, a prędkość rzeczywista silnika asynchronicznego jest nieco mniejsza z powodu poślizgu.

W zadaniu podano prędkość znamionową 2920 obr/min przy 50 Hz oraz wymaganą prędkość 1460 obr/min. Widać, że 1460 obr/min to dokładnie połowa 2920 obr/min. Przy typowym założeniu stosowanym w takich zadaniach (poślizg pomijany lub przyjmowany jako w przybliżeniu stały) można zastosować proporcję:

f2 = f1 · (n2 / n1)

Podstawiając dane:

  • f1 = 50 Hz
  • n1 = 2920 obr/min
  • n2 = 1460 obr/min

Otrzymujemy: f2 = 50 · (1460/2920) = 50 · 0,5 = 25 Hz.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne? 50 Hz pozostawiłoby prędkość na poziomie zbliżonym do znamionowej, więc nie uzyska się spadku do 1460 obr/min. 75 Hz i 100 Hz zwiększałyby częstotliwość, a więc i prędkość pola wirującego, co prowadziłoby do wzrostu prędkości, a nie do jej zmniejszenia. W praktyce przy wyższych częstotliwościach dochodzą też ograniczenia napięciowe i momentowe, ale na potrzeby tego zadania kluczowa jest liniowa zależność n–f.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Jak falownik wpływa na prędkość silnika asynchronicznego?
Falownik steruje prędkością głównie przez zmianę częstotliwości zasilania silnika. Dla stałej liczby biegunów prędkość pola wirującego rośnie liniowo z częstotliwością, a prędkość wału jest nieco niższa (poślizg). Dlatego obniżenie f zwykle obniża n.
Dlaczego przy spadku prędkości o połowę ustawia się 25 Hz zamiast 50 Hz?
W typowym modelu egzaminacyjnym zakłada się zależność wprost proporcjonalną: n ≈ k·f (ta sama liczba biegunów, poślizg pomijany lub stały). Skoro 1460 obr/min to połowa 2920 obr/min, to częstotliwość też musi być o połowę mniejsza: 50 Hz → 25 Hz.
Co to jest poślizg silnika asynchronicznego i czy zmienia wynik?
Poślizg to różnica między prędkością synchroniczną pola a prędkością wirnika. Zależy od obciążenia i parametrów silnika, więc w rzeczywistości prędkość nie jest idealnie proporcjonalna do f. W zadaniach szkolnych często przyjmuje się stały/mały poślizg, aby liczyć proporcją.
Jak obliczyć częstotliwość z danych n1, f1 i n2?
Najczęściej stosuje się proporcję: f2 = f1 · (n2/n1), gdy silnik ma tę samą liczbę biegunów, a poślizg jest pomijany lub uznany za zbliżony. To szybka metoda na dobór nastawy falownika do wymaganej prędkości w zadaniach egzaminacyjnych.
Czy 50 Hz zawsze oznacza prędkość znamionową silnika?
Nie zawsze. 50 Hz to częstotliwość sieci w Polsce, ale prędkość zależy też od liczby biegunów (np. silnik 2-biegunowy ma wyższą prędkość niż 4-biegunowy) oraz od poślizgu. Dla falownika można ustawić inne częstotliwości, zmieniając prędkość pracy.
Dlaczego odpowiedzi 75 Hz i 100 Hz są nielogiczne w tym zadaniu?
W tym zadaniu trzeba zmniejszyć prędkość z 2920 do 1460 obr/min. Zwiększenie częstotliwości do 75 Hz lub 100 Hz zwykle zwiększa prędkość pola wirującego, a więc i prędkość wału (przy zachowaniu możliwości momentowych). To byłby kierunek przeciwny do wymaganego.
Jakie są typowe prędkości znamionowe silników przy 50 Hz?
Dla 50 Hz często spotyka się wartości zbliżone do 3000, 1500, 1000 i 750 obr/min, zależnie od liczby biegunów, ale rzeczywiste prędkości są nieco mniejsze (np. 2920 zamiast 3000) z powodu poślizgu. W zadaniach to pomaga rozpoznać klasę silnika.
Czy można zawsze zmniejszyć częstotliwość o połowę i uzyskać połowę prędkości?
W przybliżeniu tak, ale w praktyce wpływ mają: poślizg, obciążenie, charakterystyka momentu, a także strategia sterowania (np. U/f, wektorowe). Przy bardzo niskich częstotliwościach mogą rosnąć straty i spadać moment. Egzamin zwykle upraszcza to do zależności proporcjonalnej.
Jakie ustawienia falownika poza częstotliwością są ważne dla silnika?
Poza częstotliwością ważne są m.in. parametry silnika wpisane do falownika (moc, prąd, napięcie, prędkość), ograniczenia prądu, rampy przyspieszania/hamowania i tryb sterowania (np. U/f lub wektorowy). Błędne parametry mogą powodować zły moment, przegrzewanie lub niestabilną pracę.
Jakie błędy najczęściej robi się w zadaniach o falownikach i prędkości obrotowej?
Najczęstsze są: wybór 50 Hz "bo standard", pomylenie proporcji (dzielenie w złą stronę), nieuwzględnienie, że n jest w obr/min a f w Hz, oraz mylenie częstotliwości z napięciem. Pomaga szybka kontrola sensu wyniku: mniejsza prędkość → mniejsza f.
info

Około 62% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Źródła:

  • Stephen J. Chapman, "Electric Machinery Fundamentals", rozdziały o silniku indukcyjnym i prędkości synchronicznej (zależność n_s od f i liczby biegunów)
  • Theodore Wildi, "Electrical Machines, Drives, and Power Systems", część o silnikach indukcyjnych i poślizgu (relacja prędkości do częstotliwości)

Materiały:

  • Podręczniki z maszyn elektrycznych (silniki asynchroniczne i regulacja prędkości)
  • Instrukcje producentów falowników – sekcje o zależności częstotliwość/prędkość i charakterystyce U/f
  • Materiały dydaktyczne do kwalifikacji mechatronicznych z działu: napędy elektryczne i falowniki
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego