KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2020

PYTANIE NR 19.
Który z wymienionych odbiorników energii elektrycznej posiada najbardziej korzystny pod względem ekonomicznym współczynnik mocy?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Najkorzystniejszy ekonomicznie współczynnik mocy ma odbiornik o charakterze rezystancyjnym, bo pobiera głównie moc czynną (cos φ bliski 1). Piec oporowy jest obciążeniem rezystancyjnym. Silniki i urządzenia indukcyjne pobierają moc bierną, więc zwykle mają niższy cos φ.

Pełne wyjaśnienie:

Współczynnik mocy (często zapisywany jako cos φ) opisuje, jaka część mocy pozornej jest zamieniana na moc czynną. Z punktu widzenia ekonomii pracy instalacji korzystny jest możliwie wysoki współczynnik mocy, ponieważ mniejszy udział mocy biernej oznacza mniejsze obciążenie prądowe sieci dla tej samej mocy użytecznej oraz mniejsze straty w przewodach i urządzeniach zasilających.

Odpowiedź "Piec oporowy." jest poprawna, ponieważ piec oporowy jest typowym odbiornikiem rezystancyjnym (grzejnym). W obciążeniu rezystancyjnym prąd i napięcie są prawie w fazie, a moc bierna jest pomijalna. W efekcie współczynnik mocy jest wysoki (w idealnym modelu równy 1), co jest najkorzystniejsze ekonomicznie.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne:

  • "Silnik asynchroniczny." to silnik indukcyjny, który do wytworzenia pola magnetycznego potrzebuje składowej biernej. Jego cos φ jest zwykle wyraźnie niższy od 1, zwłaszcza przy pracy z małym obciążeniem.
  • "Silnik uniwersalny." jest silnikiem komutatorowym, ale w praktyce również nie jest typowym przykładem odbiornika o najwyższym cos φ w porównaniu z czystym obciążeniem rezystancyjnym; ma elementy indukcyjne i zmienne warunki pracy, co nie gwarantuje najlepszego współczynnika mocy.
  • "Wzbudnik indukcyjny." (urządzenie o charakterze indukcyjnym) z definicji wiąże się z poborem mocy biernej, a więc z obniżeniem współczynnika mocy.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy wśród odpowiedzi jest odbiornik czysto grzejny (rezystancyjny), a pozostałe są silnikami/urządzeniami indukcyjnymi, to właśnie odbiornik grzejny będzie miał najbardziej korzystny współczynnik mocy.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Współczynnik mocy (cos φ) pokazuje, jaka część mocy pozornej zamienia się w moc czynną. Im wyższy cos φ, tym mniejszy udział mocy biernej, mniejsze prądy w instalacji i zwykle mniejsze straty. W praktyce ułatwia to dobór przewodów, zabezpieczeń i ogranicza problemy eksploatacyjne.
Piec oporowy jest obciążeniem rezystancyjnym: energia elektryczna zamienia się głównie w ciepło na elemencie grzejnym. Dla obciążenia rezystancyjnego przesunięcie fazowe prądu względem napięcia jest małe, więc moc bierna jest niewielka, a cos φ jest zbliżony do 1.
Silnik asynchroniczny (indukcyjny) potrzebuje prądu magnesującego do wytworzenia pola w stojanie. Ten prąd tworzy moc bierną, która obniża cos φ. Szczególnie przy małym obciążeniu cos φ może być zauważalnie niższy, mimo że silnik wykonuje pracę mechaniczną.
Najczęściej są to napędy: silniki pomp, wentylatorów, sprężarek, a także transformatory i dławiki. Elementy indukcyjne powodują pobór mocy biernej. W praktyce warto zwracać uwagę na napędy pracujące długo i z małym obciążeniem, bo wtedy cos φ bywa najgorszy.
Rezystancyjne są typowo urządzenia grzejne (grzałki, piece oporowe, promienniki oporowe). Indukcyjne to głównie urządzenia z uzwojeniami: silniki, transformatory, elektromagnesy. Pomocne są też dane z tabliczki znamionowej lub dokumentacji, gdzie często podaje się cos φ.
Nie zawsze bezpośrednio, ale często oznacza większe prądy dla tej samej mocy czynnej, co zwiększa straty i może skutkować dodatkowymi opłatami w niektórych taryfach lub problemami technicznymi (spadki napięć, przeciążenia). Dla egzaminu kluczowe jest, że wysoki cos φ jest korzystny eksploatacyjnie.
Kompensacja mocy biernej polega na ograniczeniu poboru mocy biernej przez dołączenie odpowiednich urządzeń (najczęściej baterii kondensatorów) w instalacji z dużą liczbą odbiorników indukcyjnych. Stosuje się ją szczególnie tam, gdzie pracuje wiele silników i gdzie wymagane jest utrzymanie dobrego cos φ.
Częsty błąd to utożsamianie cos φ ze sprawnością urządzenia albo wybór "silnika" jako odpowiedzi, bo kojarzy się z dużym zużyciem energii. Drugi błąd to nieuwzględnienie charakteru obciążenia: rezystancyjne zwykle mają cos φ najwyższy, a indukcyjne – niższy.
Zwykle nie można tak założyć. Silnik uniwersalny ma elementy indukcyjne i jego warunki pracy są zmienne, dlatego cos φ nie jest z definicji równy 1 jak w idealnym obciążeniu rezystancyjnym. Na testach porównawczych "czysta" grzałka/piec oporowy będzie bezpieczniejszym wyborem.
Warto zapamiętać mapę skojarzeń: grzałka/piec oporowy → obciążenie rezystancyjne → cos φ wysoki; silnik/transformator → obciążenie indukcyjne → cos φ niższy. Następnie ćwiczyć rozpoznawanie urządzeń z praktyki (pompy, wentylatory) i kojarzyć je z poborem mocy biernej.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 47% zdających egzamin. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Najkorzystniejszy ekonomicznie współczynnik mocy ma odbiornik o charakterze rezystancyjnym, bo pobiera głównie moc czynną (cos φ bliski 1)."

Źródła:

  • https://pl.wikipedia.org/wiki/Wsp%C3%B3%C5%82czynnik_mocy - dostęp 2026-03-02
  • https://pl.wikipedia.org/wiki/Obci%C4%85%C5%BCenie_elektryczne - dostęp 2026-03-02
  • https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_indukcyjny - dostęp 2026-03-02

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z podstaw elektrotechniki (moc czynna/bierna/pozorna, cos φ)
  • Materiały dydaktyczne o kompensacji mocy biernej w instalacjach przemysłowych
  • Karty katalogowe silników indukcyjnych (parametry cos φ w funkcji obciążenia)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego