KWALIFIKACJA ELE2 - STYCZEŃ 2025 (test 2)

PYTANIE NR 36.
Która z wymienionych przyczyn odpowiada za zmniejszenie się prędkości obrotowej trójfazowego silnika pierścieniowego podczas jego pracy?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przerwa w zasilaniu jednej fazy powoduje silną asymetrię pola magnetycznego, spadek momentu i konieczność wzrostu poślizgu, aby napęd dalej przenosił obciążenie. Ponieważ n = ns(1-s), większy poślizg oznacza mniejszą prędkość. Spadek obciążenia, zwarcie pierścieni i wzrost napięcia typowo zwiększają prędkość.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku asynchronicznym trójfazowym (także z wirnikiem pierścieniowym) prędkość jest zawsze nieco mniejsza od synchronicznej i wynika z zależności n = ns(1-s), gdzie s to poślizg. Gdy poślizg rośnie, prędkość maleje.

Odpowiedź "Przerwa w zasilaniu jednej fazy" jest poprawna, bo zanik fazy wprowadza asymetrię zasilania. Pole magnetyczne nie jest prawidłowo wirujące, a zdolność wytwarzania momentu gwałtownie spada. Jeżeli obciążenie mechaniczne pozostaje podobne, silnik "broni się" przed zatrzymaniem przez zwiększenie poślizgu, co bezpośrednio zmniejsza prędkość. Dodatkowo pojawia się ryzyko przegrzania (większe prądy w uzwojeniach) i zadziałania zabezpieczeń.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne:

  • "Spadek obciążenia silnika" zwykle zmniejsza wymagany moment, więc poślizg maleje, a prędkość zbliża się do synchronicznej (czyli rośnie).
  • "Zwarcie pierścieni ślizgowych" w praktyce oznacza pracę wirnika bez dodatkowej rezystancji zewnętrznej. Mniejsza rezystancja obwodu wirnika sprzyja mniejszemu poślizgowi przy danym obciążeniu, więc prędkość typowo wzrasta (choć spadają możliwości rozruchowe).
  • "Wzrost napięcia zasilania" zwiększa zdolność wytwarzania momentu elektromagnetycznego, co przy tym samym obciążeniu nie wymusza wzrostu poślizgu; w typowych warunkach nie jest to przyczyna spadku prędkości.

W praktyce eksploatacyjnej spadek prędkości przy zaniku fazy to sygnał alarmowy: trzeba sprawdzić bezpieczniki, stycznik, zaciski i przewody oraz działanie zabezpieczeń silnikowych.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Silnik pierścieniowy to silnik asynchroniczny, w którym uzwojenie wirnika jest wyprowadzone na pierścienie ślizgowe. Umożliwia to dołączanie zewnętrznej rezystancji (np. przy rozruchu). W klatkowym wirnik ma "klatkę" prętów bez wyprowadzeń, więc nie da się tak łatwo zmieniać parametrów wirnika.
Prędkość spełnia zależność n = ns(1-s). Gdy poślizg s rośnie, prędkość n maleje, bo silnik musi "odstawać" od prędkości synchronicznej, aby w wirniku indukowały się prądy wytwarzające moment.
Zanik fazy powoduje asymetrię zasilania i spadek zdolności wytwarzania momentu. Przy tym samym obciążeniu rośnie wymagany poślizg, aby przenieść moment na wał. Ponieważ większy poślizg oznacza mniejszą prędkość, silnik zwalnia, może buczeć i szybko się nagrzewać.
W typowych warunkach nie. Spadek obciążenia oznacza, że potrzebny jest mniejszy moment, więc poślizg maleje, a prędkość rośnie i zbliża się do synchronicznej. Spadek prędkości po zmniejszeniu obciążenia sugeruje raczej usterkę zasilania lub mechaniczne tarcie/hamowanie.
W praktyce eliminuje się dodatkową rezystancję w obwodzie wirnika (wirnik jest "bardziej jak klatkowy"). Zwykle poprawia to prędkość przy danym obciążeniu (mniejszy poślizg), ale pogarsza rozruch: prąd rozruchowy może być większy, a moment rozruchowy mniej korzystny bez doboru rezystancji.
Wyższe napięcie zwiększa możliwości wytwarzania momentu elektromagnetycznego. Przy stałym obciążeniu nie ma potrzeby "uciekania" w większy poślizg, więc prędkość zwykle nie spada. W zadaniach egzaminacyjnych spadek prędkości częściej wiąże się z przeciążeniem, zanikiem fazy lub spadkiem napięcia.
Typowe objawy to: wyraźny spadek prędkości, buczenie, wzrost prądu w pozostałych fazach, przegrzewanie i możliwe zadziałanie zabezpieczeń. Czasem silnik nie ruszy z miejsca lub zatrzyma się pod obciążeniem. To stan awaryjny wymagający diagnostyki zasilania i połączeń.
Silnik może czasem "dociągnąć" pracę przy małym obciążeniu, ale jest to groźne, bo prądy i nagrzewanie rosną, a moment jest znacznie mniejszy. Dłuższa praca w takim stanie może uszkodzić uzwojenia. W eksploatacji zakłada się szybkie wykrycie i odłączenie napędu.
Stosuje się m.in. przekaźniki kontroli faz (zanik, kolejność, asymetria) oraz odpowiednio dobrane zabezpieczenia przeciążeniowe. Ich zadaniem jest przerwanie obwodu sterowania lub zasilania przy nieprawidłowych warunkach pracy, zanim dojdzie do przegrzania silnika.
Pomaga schemat: większe obciążenie → większy poślizg → mniejsza prędkość; mniejsze obciążenie → mniejszy poślizg → większa prędkość. Następnie sprawdź, czy zjawisko zmniejsza moment (np. zanik fazy) czy go zwiększa (np. wzrost napięcia). To porządkuje intuicję.
info

Statystycznie 29% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Eksperci podkreślają: "Przerwa w zasilaniu jednej fazy powoduje silną asymetrię pola magnetycznego, spadek momentu i konieczność wzrostu poślizgu, aby napęd dalej przenosił obciążenie."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Silnik asynchroniczny" — opis zasady działania i poślizgu, https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_asynchroniczny (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (PL): "Poślizg (elektrotechnika)" — definicja poślizgu i związek z prędkością, https://pl.wikipedia.org/wiki/Po%C5%9Blizg_(elektrotechnika) (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (EN): "Single phasing" — ogólny opis skutków zaniku jednej fazy w silnikach trójfazowych, https://en.wikipedia.org/wiki/Single_phasing (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręcznik: teoria maszyn elektrycznych (rozdziały o silniku asynchronicznym i poślizgu)
  • Notatki/ćwiczenia z charakterystyk mechanicznych silnika asynchronicznego
  • Materiały producentów napędów i wyłączników silnikowych: opis zaniku fazy i skutków termicznych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego