KWALIFIKACJA ELE2 - STYCZEŃ 2020

PYTANIE NR 9.
Jak zmieni się prędkość synchroniczna silnika prądu przemiennego po zmianie liczby par biegunów z p1 = 1 na p2 = 4?

n = 60 f / p

gdzie:
n – prędkość synchroniczna silnika [obr./min]
f – częstotliwość [Hz]
p – liczba par biegunów

A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Korzystamy ze wzoru n = 60·f / p. Przy niezmienionej częstotliwości f prędkość synchroniczna n jest odwrotnie proporcjonalna do liczby par biegunów p. Zmiana z p=1 na p=4 powoduje, że n spada 4 razy, czyli prędkość zmniejszy się czterokrotnie.

Pełne wyjaśnienie:

Prędkość synchroniczna maszyny prądu przemiennego (w idealnym modelu pola wirującego) opisuje zależność:

n = 60·f / p, gdzie n to prędkość synchroniczna w obr./min, f to częstotliwość zasilania w Hz, a p to liczba par biegunów.

Krok 1: ustalenie, co się zmienia
W zadaniu zmienia się wyłącznie liczba par biegunów z p1=1 na p2=4. Częstotliwość f traktujemy jako stałą, więc wpływ na n wynika tylko z mianownika.

Krok 2: porównanie prędkości (iloraz)
Można policzyć stosunek:

n2 / n1 = (60·f / p2) / (60·f / p1) = p1 / p2 = 1/4.

Oznacza to, że nowa prędkość stanowi 1/4 poprzedniej, czyli prędkość zmniejszy się czterokrotnie.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • Zwiększy się dwukrotnie – to typowy błąd intuicyjny ("więcej biegunów = szybciej"). Wzór ma p w mianowniku, więc wzrost p zmniejsza n, a nie zwiększa.
  • Zwiększy się czterokrotnie – to dodatkowo myli kierunek zależności: przy wzroście p czterokrotnie prędkość nie rośnie, tylko spada do 1/4.
  • Zmniejszy się dwukrotnie – to błąd skali zmiany. Ponieważ p zmienia się z 1 na 4 (a nie z 1 na 2), spadek jest czterokrotny, nie dwukrotny.

Wskazówka egzaminacyjna
Jeśli w zadaniu podano wzór, najpierw sprawdź, czy dana wielkość jest w liczniku czy w mianowniku. To najszybsza metoda, by nie pomylić kierunku zmiany (wprost czy odwrotnie proporcjonalnie).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To prędkość pola wirującego stojana, z którą "związany" jest wirnik w maszynie synchronicznej. Zależy od częstotliwości zasilania i liczby par biegunów. W praktyce pozwala oszacować, jaką prędkość obrotową można uzyskać z danego silnika przy danej sieci.
Podstaw częstotliwość f w Hz i liczbę par biegunów p, a następnie wykonaj dzielenie: najpierw policz 60·f, potem podziel przez p. Wynik otrzymasz w obr./min. Kluczowe jest, że p jest w mianowniku.
Bo w zależności n = 60·f / p liczba par biegunów p jest w mianowniku. Gdy p rośnie, ułamek maleje. Fizycznie: więcej biegunów oznacza więcej "kroków" pola magnetycznego na jeden obrót, więc dla tej samej częstotliwości obroty są wolniejsze.
Najczęściej: (1) pomylenie zależności odwrotnej z wprost proporcjonalną, (2) mylenie liczby biegunów z liczbą par biegunów, (3) brak porównania ilorazowego (np. 1→4 to czterokrotnie, nie "o trzy"), (4) zgadywanie bez podstawienia do wzoru.
Tak, w tym typie pytania porównuje się wpływ jednego parametru (tu: p). Jeśli f też by się zmieniała, trzeba byłoby uwzględnić oba czynniki. Gdy f jest stała, wystarczy porównać, jak zmiana p skaluje wynik.
Spójrz na położenie zmienianej wielkości we wzorze. Jeśli jest w mianowniku (jak p), to wzrost tej wielkości oznacza spadek wyniku. Jeśli jest w liczniku (jak f), to wzrost zwiększa wynik. To szybka metoda bez pełnych obliczeń.
Najprościej policzyć stosunek: n2/n1 = p1/p2 (bo 60·f się skraca). Dla p1=1 i p2=4 dostajesz 1/4, czyli prędkość spada do jednej czwartej (zmniejsza się czterokrotnie).
W urządzeniach pomocniczych instalacji i sieci, np. w napędach sprężarek, dmuchaw, wentylatorów, pomp obiegowych czy elementach automatyki. Dobór prędkości wpływa na wydajność, hałas, zużycie energii i dopasowanie do charakterystyki urządzenia napędzanego.
Nie zawsze. W silniku indukcyjnym wirnik zwykle obraca się nieco wolniej od prędkości synchronicznej, bo potrzebny jest poślizg do wytworzenia momentu. Prędkość synchroniczna jest punktem odniesienia wynikającym z f i p, a prędkość rzeczywista zależy też od obciążenia.
Przećwicz: (1) rozpoznawanie zależności wprost/odwrotnej proporcjonalności, (2) liczenie stosunków typu n2/n1, (3) rozróżnianie biegunów i par biegunów, (4) kilka zadań na zmiany f i p. To daje szybkość i zmniejsza ryzyko "zgadywania".
info

Statystycznie 84% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnio łatwe

Specjaliści zwracają uwagę: "Korzystamy ze wzoru n = 60·f / p."

Źródła:

  • Wikipedia: Synchronous speed – https://en.wikipedia.org/wiki/Synchronous_speed (dostęp: 2026-02-18)
  • Wikipedia: Induction motor (sekcja dot. prędkości synchronicznej i liczby biegunów) – https://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motor (dostęp: 2026-02-18)
  • Wikipedia: Synchronous motor (sekcja dot. prędkości synchronicznej) – https://en.wikipedia.org/wiki/Synchronous_motor (dostęp: 2026-02-18)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z maszyn elektrycznych (rozdział: prędkość synchroniczna i liczba biegunów)
  • Notatki z elektrotechniki: zależności częstotliwości i liczby biegunów w maszynach AC
  • Zadania rachunkowe z proporcji i zależności odwrotnie proporcjonalnych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego