KWALIFIKACJA ELE2 - STYCZEŃ 2011

PYTANIE NR 24.
Rysunek przedstawia wykres zależności momentu wytwarzanego w maszynie indukcyjnej od poślizgu M = f(s), a także zależność momentu wytwarzanego w maszynie indukcyjnej od prędkości wirowania wirnika M = f(n), Który fragment charakterystyki odpowiada pracy silnikowej maszyny indukcyjnej?
Ilustracja przedstawia wykres zależności momentu wytwarzanego w maszynie indukcyjnej od poślizgu (M = f(s)) oraz od
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Praca silnikowa maszyny indukcyjnej występuje, gdy poślizg jest dodatni i mniejszy od 1 (0<s<1), czyli wirnik obraca się wolniej niż pole wirujące.
W tym zakresie energia elektryczna zamieniana jest na mechaniczną, a na wykresie odpowiada temu strefa W.

Pełne wyjaśnienie:

Charakterystyka mechaniczna maszyny indukcyjnej M=f(s) opisuje, jak zmienia się moment elektromagnetyczny w zależności od poślizgu s. Poślizg definiuje się jako s=(n1−n)/n1, gdzie n1 to prędkość synchroniczna pola wirującego, a n to rzeczywista prędkość wirnika.

Praca silnikowa zachodzi wtedy, gdy wirnik obraca się wolniej od pola (0<n<n1), czyli gdy 0<s<1. W tym obszarze maszyna pobiera energię elektryczną z sieci i przekształca ją w energię mechaniczną na wale. Z punktu widzenia wykresu oznacza to, że analizujemy dodatnie wartości poślizgu od blisko zera (praca ustalona) do s=1 (rozruch).

Na rysunku strefa oznaczona jako W obejmuje właśnie zakres poślizgu od s=0 do s=1, dlatego odpowiada pracy silnikowej. W praktyce w stanie ustalonym poślizg jest niewielki (rzędu kilku procent), ale nadal dodatni, więc nadal mieści się w tej strefie.

Pozostałe strefy nie opisują pracy silnikowej:

  • Zakres s<0 oznacza, że n>n1 (wirnik jest "przeganiany" przez napęd zewnętrzny). To odpowiada pracy prądnicowej, bo energia mechaniczna jest oddawana do sieci.
  • Zakres s>1 oznacza sytuację, gdy wirnik ma prędkość przeciwną do pola (n<0). Jest to hamowanie przeciwłączeniem, a nie "zwykła praca silnikowa w drugą stronę".

Typową pułapką egzaminacyjną jest mylenie strefy s>1 z ruchem wstecznym napędu. O poprawnym rozpoznaniu decyduje relacja n do n1 i znak poślizgu, a nie sama wartość momentu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Poślizg s to miara różnicy między prędkością synchroniczną pola n1 a prędkością wirnika n. Najczęściej opisuje się go wzorem s=(n1−n)/n1. Dodatni poślizg oznacza, że wirnik obraca się wolniej niż pole; ujemny, że wirnik jest szybszy od pola.
Pracę silnikową rozpoznaje się po zakresie 0<s<1. Wtedy wirnik ma prędkość 0<n<n1, maszyna pobiera energię elektryczną i oddaje mechaniczną. Na wykresie M=f(s) jest to dodatni poślizg do wartości 1 (rozruch).
Gdy s<0, z definicji wynika, że n>n1, czyli wirnik obraca się szybciej niż pole wirujące. Taki stan nie powstaje sam w silniku – wymaga napędu zewnętrznego. Wtedy energia mechaniczna jest zamieniana na elektryczną i oddawana do sieci (tryb generatorowy).
Hamowanie przeciwłączeniem wiąże się z zakresem s>1. Oznacza to, że wirnik ma prędkość przeciwną do pola (n<0). W takiej sytuacji moment elektromagnetyczny działa hamująco względem ruchu, a układ jest obciążony większymi stratami i prądami, więc wymaga właściwych procedur eksploatacyjnych.
Wartość s=1 odpowiada sytuacji, gdy wirnik stoi (n=0), a pole wirujące ma prędkość synchroniczną n1. To typowy punkt rozruchu silnika indukcyjnego. Moment w tym punkcie nazywa się momentem rozruchowym i jest ważny przy doborze napędu do obciążenia.
Poślizg i prędkość są połączone zależnością s=(n1−n)/n1. Gdy n zbliża się do n1, poślizg dąży do zera (praca ustalona). Gdy n spada do 0, poślizg rośnie do 1 (rozruch). Dla n>n1 poślizg staje się ujemny (praca prądnicowa).
W stanie ustalonym poślizg jest zwykle niewielki i dodatni (rzędu kilku procent), bo wirnik pracuje blisko prędkości synchronicznej. To pozwala na efektywną pracę napędu. Duży poślizg pojawia się głównie przy rozruchu lub przy przeciążeniu, gdy prędkość spada.
Dla s>1 z definicji wynika, że prędkość wirnika jest ujemna (n<0) względem przyjętego zwrotu, czyli wirnik obraca się przeciwnie do pola. To nie jest "normalna praca napędowa", tylko stan, w którym moment działa hamująco (przeciwłączenie), a warunki prądowe i cieplne są bardziej wymagające.
Najczęstsze pomyłki to: utożsamienie ujemnego poślizgu z hamowaniem (a to zwykle praca prądnicowa), traktowanie s>1 jako pracy silnikowej "wstecz", oraz nieuwzględnienie, że granice stref wynikają z relacji n do n1. Warto zawsze odnieść s do wzoru i znaków.
Opanuj definicję poślizgu i trzy tryby pracy: 0<s<1 (silnik), s<0 (prądnica), s>1 (hamowanie). Ćwicz czytanie wykresów: wskazywanie przedziałów i punktów (s=0, s=1, sk). Pomaga rysowanie schematów z n1 i kierunkiem obrotu.
info

Około 39% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. bardzo trudne

Źródła:

  • Fitzgerald, Kingsley, Umans: "Electric Machinery", rozdziały dotyczące silnika indukcyjnego i poślizgu (slip) – opis stref pracy i charakterystyki momentu
  • P. C. Sen: "Principles of Electric Machines and Power Electronics", część o maszynie/silniku indukcyjnym – interpretacja poślizgu i trybów pracy
  • J. Turowski: "Maszyny elektryczne" (tom/rozdział o maszynach indukcyjnych) – charakterystyka M=f(s) oraz praca silnikowa/prądnicowa/hamulcowa

Materiały:

  • Podręczniki z maszyn elektrycznych (rozdziały: maszyna indukcyjna, poślizg, charakterystyki)
  • Notatki/opracowania do kwalifikacji dotyczące charakterystyk M=f(s) i stref pracy
  • Zadania rysunkowe: rozpoznawanie obszarów pracy na wykresach M=f(s) i M=f(n)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego