KWALIFIKACJA ELE1 - TEST WIEDZY NR 7

PYTANIE NR 6.
Rozważ poniższy fragment schematu elektrycznego:
  L1 ---||---( M1 )
Gdzie: - L1 to linia zasilająca, - || to kondensator, - M1 to silnik. Jakie jest zadanie kondensatora w tym układzie?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Kondensator w układzie z odbiornikiem indukcyjnym (np. silnikiem) może kompensować moc bierną indukcyjną.
W praktyce zmniejsza przesunięcie fazowe prądu względem napięcia, dzięki czemu rośnie współczynnik mocy cos φ, a prąd pobierany z sieci dla tej samej mocy czynnej może być mniejszy.

Pełne wyjaśnienie:

Silnik elektryczny (zwłaszcza indukcyjny) jest dla sieci w dużej mierze odbiornikiem indukcyjnym. Oznacza to, że pobiera nie tylko moc czynną (zamienianą na pracę mechaniczną i straty), ale także moc bierną indukcyjną, potrzebną do wytworzenia pola magnetycznego. Skutkiem jest przesunięcie fazowe: prąd "opóźnia się" względem napięcia, a współczynnik mocy cos φ jest mniejszy od 1.

Dodanie kondensatora w takim układzie jest klasycznym sposobem na kompensację mocy biernej. Kondensator ma charakter pojemnościowy, więc "wytwarza" moc bierną o przeciwnym znaku niż indukcyjność. W efekcie część mocy biernej krąży lokalnie między elementami obwodu, a z sieci trzeba jej dostarczyć mniej. To właśnie prowadzi do poprawy współczynnika mocy (zwiększenia cos φ) i zwykle do zmniejszenia prądu pobieranego z sieci przy tej samej mocy czynnej.

  • "Poprawa współczynnika mocy układu" – jest poprawna, bo opisuje typowy cel stosowania kondensatorów kompensacyjnych przy obciążeniach indukcyjnych.
  • "Zwiększenie prądu płynącego do silnika" – jest mylące: kompensacja cos φ z reguły nie służy temu, aby prąd był większy, lecz aby przy tej samej pracy użytecznej ograniczyć niekorzystny udział prądu związanego z mocą bierną.
  • "Zmniejszenie napięcia płynącego do silnika" – kondensator nie jest elementem przeznaczonym do regulacji/spadku napięcia zasilania silnika w typowych układach kompensacji; napięcie jest parametrem sieci, a kompensacja dotyczy głównie relacji fazowej i mocy biernej.
  • "Zabezpieczenie silnika przed przepięciami" – same kondensatory mogą występować w układach tłumienia zakłóceń lub przepięć, ale w tym typie pytania standardowo chodzi o kompensację mocy biernej i poprawę cos φ, a nie o ochronę przeciwprzepięciową.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w odpowiedziach pojawia się "cos φ" lub "współczynnik mocy", a obciążeniem jest silnik/cewka, bardzo często jest to trop dotyczący kompensacji mocy biernej.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Współczynnik mocy cos φ opisuje, jaka część mocy pozornej zamienia się na moc czynną. W silnikach indukcyjnych cos φ bywa niski, bo silnik pobiera moc bierną do wytworzenia pola magnetycznego. Im wyższy cos φ, tym korzystniejsze obciążenie sieci i zwykle mniejsze prądy w przewodach.
Silnik indukcyjny potrzebuje prądu magnesującego do wytworzenia strumienia w obwodzie magnetycznym. Ten prąd jest związany z energią okresowo gromadzoną w polu magnetycznym, a nie z pracą użyteczną, więc tworzy moc bierną. Skutkuje to przesunięciem fazy i spadkiem cos φ.
Kondensator ma charakter pojemnościowy i wytwarza moc bierną o przeciwnym znaku niż element indukcyjny. Dzięki temu część mocy biernej "znosi się" lokalnie, a z sieci trzeba jej dostarczyć mniej. W rezultacie rośnie cos φ, a prąd pobierany z sieci może się zmniejszyć przy tej samej mocy czynnej.
Nie jest to typowy cel. Kondensator stosowany do poprawy cos φ nie ma "zwiększać mocy" silnika, tylko poprawić warunki poboru energii z sieci (mniej mocy biernej, lepszy cos φ). Silnik może pracować stabilniej, ale moc zależy głównie od konstrukcji silnika i obciążenia mechanicznego.
Typowe objawy to większe prądy w przewodach przy tej samej mocy czynnej, większe spadki napięć, nagrzewanie kabli i aparatury oraz ryzyko przekroczeń mocy umownej lub opłat za energię bierną (jeśli są stosowane). W praktyce pogarsza to efektywność zasilania instalacji.
Kondensatory kompensacyjne stosuje się, gdy w instalacji dominują odbiorniki indukcyjne (silniki, transformatory) i cos φ jest zbyt niski. Montuje się je przy pojedynczych odbiornikach lub jako baterie kondensatorów sterowane automatycznie. Celem jest ograniczenie przepływu mocy biernej w sieci zakładowej.
Moc czynna wykonuje pracę użyteczną (np. napędza maszynę i pokrywa straty cieplne). Moc bierna wiąże się z energią okresowo magazynowaną w polach magnetycznych i elektrycznych elementów AC; nie wykonuje pracy w sensie netto, ale obciąża sieć prądem. Razem tworzą moc pozorną.
Bo kondensatory faktycznie występują w układach tłumienia zakłóceń i przepięć (np. filtry, gasiki RC), więc skojarzenie jest częste. Jednak w pytaniach o silnik i kondensator najczęściej sprawdzana jest kompensacja mocy biernej i poprawa cos φ, a nie ochrona przeciwprzepięciowa jako główna funkcja.
Kondensator rozruchowy/pracy jest typowy dla silników jednofazowych i służy do wytworzenia przesunięcia fazy w uzwojeniach pomocniczych. Kondensator kompensacyjny dotyczy poprawy cos φ i ograniczenia mocy biernej w instalacji. W praktyce rozróżnia się je po aplikacji, sposobie włączenia i doborze parametrów.
Najczęstsze błędy to utożsamianie kondensatora ze "zwiększaniem prądu" lub "zmniejszaniem napięcia" bez analizy mocy, mylenie kompensacji z rozruchem silnika oraz ignorowanie faktu, że silnik jest odbiornikiem indukcyjnym. Pomaga zapamiętać: kondensator w tym kontekście = kompensacja mocy biernej.
info

Około 48% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Źródła:

  • Wikipedia: Power factor – https://en.wikipedia.org/wiki/Power_factor (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia: Power factor correction – https://en.wikipedia.org/wiki/Power_factor_correction (dostęp: 2026-03-01)
  • All About Circuits: Power Factor Correction (encyklopedia/poradnik AC) – https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-11/power-factor-correction/ (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręcznik do elektrotechniki: rozdziały o obwodach AC i mocy w AC
  • Materiały dydaktyczne o kompensacji mocy biernej i cos φ (skrypty szkolne/branżowe)
  • Instrukcje producentów baterii kondensatorów i regulatorów mocy biernej

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego