Silnik indukcyjny o liczbie par biegunów p = 2 zasilany jest napięciem o częstotliwości f = 50 Hz i pracuje z poślizgiem s = -0,04. Ile wynosi prędkość obrotowa wirnika?
A. 1 440 obr/min
B. 720 obr/min
C. 1 560 obr/min
D. 780 obr/min
Dla tego silnika najpierw trzeba obliczyć prędkość synchroniczną pola wirującego. Ponieważ podano liczbę par biegunów p = 2, korzystamy ze wzoru $n_s=\frac{60\cdot f}{p}$. Po podstawieniu częstotliwości 50 Hz wychodzi nₛ = 60 · 50 / 2 = 1 500 obr/min. To jest prędkość pola magnetycznego stojana, a nie jeszcze prędkość wirnika. Następnie używa się zależności poślizgu $s=\frac{n_s-n}{n_s}$, czyli po przekształceniu $n=n_s\cdot(1-s)$. Dla s = -0,04 otrzymujemy n = 1 500 · 1,04 = 1 560 obr/min. Ujemny poślizg oznacza, że wirnik obraca się szybciej niż pole synchroniczne. W praktyce taka sytuacja występuje np. przy pracy prądnicowej maszyny indukcyjnej albo przy hamowaniu odzyskowym, gdy napęd mechaniczny wymusza większą prędkość. Moim zdaniem to jest bardzo ważny szczegół, bo dodatni i ujemny poślizg zmieniają interpretację pracy maszyny. W dobrej praktyce, zgodnej z podejściem stosowanym przy analizie maszyn według PN-EN/IEC 60034, zawsze warto rozróżnić prędkość synchroniczną, prędkość znamionową i rzeczywistą prędkość wirnika.
W tym zadaniu łatwo pomylić dwa pojęcia: prędkość synchroniczną pola wirującego i rzeczywistą prędkość wirnika. Dla częstotliwości 50 Hz oraz liczby par biegunów p = 2 prędkość synchroniczna wynosi 1 500 obr/min, bo liczymy ją ze wzoru $n_s=\frac{60\cdot f}{p}$. Nie wolno tutaj używać liczby biegunów jako 2p bez zastanowienia, bo w treści podano już liczbę par biegunów. To częsty błąd i wtedy wynik zaczyna się rozjeżdżać. Odpowiedzi 720 obr/min i 780 obr/min sugerują właśnie takie pomieszanie wzorów albo traktowanie maszyny jakby miała inną liczbę par biegunów, np. cztery pary. Takie wartości pasowałyby raczej do silnika o prędkości synchronicznej około 750 obr/min, a nie do maszyny z p = 2 przy 50 Hz. Wynik 1 440 obr/min wygląda bardzo typowo dla silnika indukcyjnego pracującego z dodatnim poślizgiem około 4%, czyli poniżej prędkości synchronicznej. I tu jest haczyk: w zadaniu poślizg jest ujemny, s = -0,04. To oznacza, że wirnik nie zwalnia względem pola, tylko obraca się szybciej od pola wirującego. Dlatego trzeba liczyć n = 1 500 · (1 - (-0,04)), a nie n = 1 500 · (1 - 0,04). Z mojego doświadczenia wynika, że znak poślizgu jest tu najważniejszy. W praktyce ujemny poślizg kojarzy się z pracą prądnicową lub odzyskiem energii, więc prędkość musi być większa od synchronicznej, czyli 1 560 obr/min.