KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2014

PYTANIE NR 10.
W którym silniku elektrycznym wirnik obraca się ze stałą prędkością obrotową w zakresie zmian obciążenia od zera do znamionowego?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Silnik synchroniczny pracuje z prędkością równą prędkości pola wirującego stojana, wynikającą z częstotliwości zasilania i liczby biegunów. Zmiana obciążenia (w granicach dopuszczalnego momentu) zmienia głównie kąt obciążenia, a nie prędkość. W silniku indukcyjnym prędkość zależy od poślizgu, więc spada wraz z obciążeniem.

Pełne wyjaśnienie:

Stała prędkość obrotowa przy zmianach obciążenia jest typową cechą silnika synchronicznego pracującego w stanie ustalonym przy stałej częstotliwości zasilania. W takim silniku wirnik "podąża" za polem wirującym wytwarzanym przez stojan, a prędkość jest związana z parametrami zasilania (częstotliwością) i konstrukcją maszyny (liczbą biegunów). Gdy rośnie obciążenie, silnik musi wytworzyć większy moment, co w praktyce przejawia się głównie zmianą kąta obciążenia między polem stojana a wirnikiem. Dopóki obciążenie nie przekroczy możliwości silnika (nie dojdzie do wypadnięcia z synchronizmu), prędkość pozostaje stała.

Odpowiedź "Synchronicznym." jest więc poprawna, ponieważ wskazuje jedyny typ z podanych, którego prędkość w normalnym zakresie obciążenia nie wynika z poślizgu, lecz z synchronizmu z polem wirującym.

Pozostałe odpowiedzi nie spełniają warunku "stałej prędkości" w sensie własności samego silnika:

  • "Bocznikowym." (silnik prądu stałego bocznikowy) ma stosunkowo sztywną charakterystykę, ale prędkość wciąż może się zmieniać wraz z obciążeniem (spadki napięć, reakcja twornika, straty). To nie jest prędkość z definicji "stała" w całym zakresie obciążenia.
  • "Uniwersalnym." (komutatorowy, szeregowy) ma wyraźnie miękką charakterystykę: prędkość silnie zależy od obciążenia i może znacznie rosnąć na biegu jałowym. To przeciwieństwo stałej prędkości.
  • "Indukcyjnym." (asynchronicznym) wymaga poślizgu do wytworzenia momentu. Gdy rośnie obciążenie, rośnie poślizg, a prędkość wirnika nieznacznie spada względem prędkości pola wirującego.

W przygotowaniu do egzaminu warto zapamiętać: synchroniczny = prędkość narzucona przez częstotliwość, a indukcyjny = prędkość zależna od poślizgu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Silnik synchroniczny to maszyna, w której wirnik obraca się w synchronizmie z polem wirującym stojana. Oznacza to, że prędkość jest wyznaczana głównie przez częstotliwość zasilania i liczbę biegunów, a zmiana obciążenia wpływa przede wszystkim na wytwarzany moment (kąt obciążenia), nie na prędkość.
W silniku indukcyjnym (asynchronicznym) moment powstaje dzięki poślizgowi. Gdy obciążenie rośnie, silnik potrzebuje większego momentu, więc poślizg rośnie, a prędkość wirnika nieco spada. Dlatego prędkość nie jest idealnie stała w całym zakresie obciążenia.
Silnik uniwersalny (komutatorowy, o charakterystyce szeregowej) reaguje na obciążenie bardzo mocno: przy małym obciążeniu może osiągać wysokie obroty, a przy wzroście obciążenia prędkość wyraźnie spada. Taka "miękka" charakterystyka jest przydatna w elektronarzędziach, ale nie spełnia warunku stałej prędkości.
Silnik bocznikowy ma zwykle dość "sztywną" charakterystykę, więc prędkość zmienia się mniej niż w silniku szeregowym. Nie jest jednak idealnie stała: wpływ mają spadki napięć na rezystancjach, straty oraz zjawiska elektromagnetyczne w maszynie. Dlatego nie traktuje się go jako silnika o stałej prędkości jak synchroniczny.
Wskazówką jest sformułowanie o stałej prędkości w zakresie obciążenia oraz brak odniesienia do regulacji (np. falownika). Jeśli prędkość ma być "narzucona" przez zasilanie, a nie wynikać z poślizgu, najczęściej chodzi o silnik synchroniczny. Wtedy obciążenie zmienia moment, a prędkość pozostaje stała.
Poślizg to różnica (zwykle wyrażana względnie) między prędkością pola wirującego a prędkością wirnika. Jest potrzebny, bo tylko przy tej różnicy prędkości w wirniku indukują się prądy wytwarzające moment. Przy większym obciążeniu poślizg rośnie, co zwykle oznacza niewielki spadek prędkości.
Jeśli obciążenie przekroczy możliwości wytworzenia momentu przez silnik, może dojść do utraty synchronizmu (tzw. wypadnięcia z synchronizmu). W praktyce oznacza to, że silnik nie utrzyma prawidłowego stanu pracy i może się zatrzymać lub pracować niestabilnie. W normalnym zakresie znamionowym prędkość pozostaje stała.
Tak, układ regulacji (np. przemiennik częstotliwości z odpowiednim sterowaniem) może utrzymywać zadaną prędkość silnika indukcyjnego mimo zmian obciążenia. Wtedy stałość prędkości wynika jednak z regulacji napędu, a nie z "naturalnej" własności silnika zasilanego bezpośrednio z sieci.
Silniki synchroniczne stosuje się tam, gdzie ważna jest stabilna prędkość, wysoka sprawność lub możliwość pracy z odpowiednim współczynnikiem mocy. Przykłady to niektóre napędy przemysłowe o stałej prędkości oraz układy, w których stabilność prędkości jest krytyczna dla procesu technologicznego.
Częsty błąd to wybór silnika indukcyjnego "bo jest najpopularniejszy" albo uznanie, że "prawie stała" prędkość oznacza dokładnie stałą. Inny błąd to mieszanie własności silnika z własnościami układu regulacji (falownik, sprzężenie zwrotne), które mogą zmienić zachowanie napędu.
info

Około 55% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że silnik synchroniczny pracuje z prędkością równą prędkości pola wirującego stojana, wynikającą z częstotliwości zasilania i liczby biegunów.

Źródła:

  • Wikipedia: "Silnik synchroniczny" (opis zasady pracy i zależności prędkości od częstotliwości) - https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_synchroniczny (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia: "Silnik asynchroniczny" (poślizg i zmiana prędkości wraz z obciążeniem) - https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_asynchroniczny (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia: "Prędkość synchroniczna" (zależność od częstotliwości i liczby biegunów) - https://pl.wikipedia.org/wiki/Pr%C4%99dko%C5%9B%C4%87_synchroniczna (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Podręcznik do maszyn elektrycznych: rozdziały o silnikach synchronicznych i asynchronicznych (charakterystyki mechaniczne)
  • Materiały dydaktyczne z podstaw elektrotechniki: prędkość synchroniczna, poślizg, częstotliwość zasilania
  • Instrukcje/poradniki producentów napędów: porównanie zachowania silników zasilanych bezpośrednio i z przemiennika częstotliwości

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego