NAPĘD 

ELEKTRYCZNY

Teresa Orłowska-Kowalska, 

prof. dr hab. inż.

Zakład Napędów Elektrycznych 

www.imne.pwr.wroc.pl/zne

godz. konsultacji:  wt.11-13, 

czw.11-13

 

WYKŁAD 12

Charakterystyki silnika 

indukcyjnego i ich 

kształtowanie podczas 

rozruchu

Kształtowanie charakterystyk SI 

Rodzaje układów 

rozruchowych SI

  

Stan

Rozruch silników klatkowych

  

Charakterystyki

Rozruch silników klatkowych

  

Charakterystyki

Rozruch silników klatkowych

  

Charakterysty
ki 
elektromecha
niczne 
i mechaniczne 
silnika dla 
stanu

Rozruch silników klatkowych

  

Charakterystyki

Rozruch silników klatkowych

  

Charakterystyki

Rozruch silników 

pierścieniowych

  

SI pierścieniowe, ze względu na 
właściwości eksploatacyjne, stosowane są 
w technice napędowej przede wszystkim 
do MR o ciągłym charakterze pracy, 
wymagających dużego M

r

 oraz 

narażonych na udarowe przeciążenia 
momentem oporowym. 

Przykładem takich maszyn roboczych jest 
przenośnik taśmowy pracujący w ciągu 
technologicznym przemysłu 
wydobywczego.

Rozruch silników 

pierścieniowych

  

Rozruchu silników indukcyjnych 
pierścieniowych dokonuje się 

przy 

użyciu rozrusznika włączonego w 
obwód wirnika.

Zadaniem rozrusznika jest ograniczenie 
wartości prądu rozruchowego silnika 
oraz odpowiednie ukształtowanie 
charakterystyki momentu obrotowego w 
czasie rozruchu, stosownie do wymagań 
stawianych przez maszynę robocza i sieć 
zasilającą.

Rozruch silników 

pierścieniowych

  

Rodzaje metod rozruchu:
1 – rozruch stopniowy: 

- rozruszniki rezystorowe 
symetryczne 
   i niesymetryczne,

2 – rozruch bezstopniowy:

- rozruszniki indukcyjne: dławikowe,

 wiroprądowe;

- rozruszniki płynowe (cieczowe 
-Na

2

CO

3

+H

2

0)

- tyrystorowy modulator rezystancji 
   w obwodzie wirnika.

Rozruszniki rezystorowe

  

Rozruch – przez stopniową zmianę 
rezystorów rozruchowych.
Przy doborze rozrusznika (jak dla SPS) – 
zadaje się:

- aby uniezależnić się od 

spadków napięcia w sieci zasilającej;
Dla roboczej części ch-ki mechanicznej SI 
(M

e

~I

r

):

max

2

1

)

2

,

1

1

,

1

(

)

5

,

2

2

(

M

M

M

M

e

N

e









k

e

M

M

85

,

0

1



N

r

rN

r

r

r

rN

r

M

M

I

I

I

I

I

I

max

max

max

2

1

)

2

,

1

1

,

1

(

)

5

,

2

2

(











Rozruszniki rezystorowe

 

Zmiana rezystancji rozrusznika od 
wartości maksymalnej do zera odbywa się 
poprzez zwieranie odpowiednich sekcji 
rezystorowych za pomocą nastawnika 
regulowanego ręcznie lub przy użyciu 
aparatury łączeniowej sterowanej 
automatycznie –

 

obecnie rolę szeregu 

przekaźników przejmują 
mikroprocesorowe sterowniki 
programowalne (PLC), natomiast w 
miejsce styczników instaluje się łączniki 
tyrystorowe

.  

Rozruszniki rezystorowe

 

Współczynnik nierównomierności 
rozruchu:

Liczba stopni rozruchowych:

Rezystancja rozrusznika na poszczeg. 
stopniach:

calkowita

liczba

R

R

R

m

r

rd

r









log

log

2

1

2

1

r

r

e

e

I

I

M

M







r

m

rd

r

rdm

r

rd

r

rd

r

r

rN

rd

R

R

R

R

R

R

R

R

R

I

U

R

















 1

1

1

2

1

1

,

,

3





Rozruszniki rezystorowe

 

Wpływ rozrusznika rezystorowego w 
obwodzie wirnika SI na charakterystyki 
prądu Is i momentu Me w funkcji poślizgu 
(statyczne charakterystyki rozruchowe):

 

Rezystancja R

rd 

rozrusznika powoduje 

zmniejszenie wartości prądu 
rozruchowego, oraz wzrost nachylenia 
części prostoliniowej charakterystyki przy 
niezmiennej wartości momentu 
maksymalnego.

  





2

'

2

'

'

r

s

rd

r

s

s

s

X

X

s

R

R

R

U

I



































,

1

3

2

'

2

'

'

0

'

'

2







































r

s

rd

r

s

rd

r

s

e

X

X

s

R

R

R

s

R

R

U

M







Rozruszniki rezystorowe

 

Jeśli przyjąć dla uproszczenia R

s

=0, 

poślizg krytyczny wyraża się zależnością:

Oznacza to, że dla R’

rd

 = (X



s

 + X’



r

) – R’

r

, 

początkowy (przy s=1) moment 
rozruchowy silnika jest równy momentowi 
maksymalnemu.

 

Przez odpowiedni dobór wartości 
rezystancji R’

rd 

istnieje możliwość 

kształtowania charakterystyk 
rozruchowych silnika. 

'

'

'

r

s

rd

r

k

X

X

R

R

s











Rozruch silników 

pierścieniowych

  

Duża wartość rezystancji w obwodzie 
wirnika powoduje, że impedancja obwodu 
wirnika przyjmuje charakter rezystancyjny 
o współczynniku mocy cos1. 
Jest to przypadek korzystny dla procesu 
rozruchu, gdyż współczynnik dobroci 
rozruchu D1, gdzie:

Dla typowych silników indukcyjnych 
klatkowych współczynnik dobroci rozruchu 
D0.2. 

,

N

r

N

r

I

I

M

M

D 

Charakterystyki rozruchowe M=



(



) SI 

pierścieniowego z rozrusznikiem 

rezystorowym  trzystopniowym: a) dla 

maszyny roboczej o charakterystyce Mo = 

const,  b) – dla maszyny roboczej o 

charakterystyce Mo = k



  

 

const

M

o



o

M

2

M

1

M

M

0

0



3



2



1





2

M

1

M

M

0

0



3



2



1







k

M

o





k

M 

2



k

M 

1

)

a

)

b

Rozruch silników 

pierścieniowych

  

Charakterystyki

Rozruch silników 

pierścieniowych

  

Wady rozruszników rezystorowych 

wielostopniowych:

-  skokowy charakter zmian prądu i momentu 

obrotowego silnika w czasie rozruchu, 
powstający w wyniku zwierania kolejnych 
sekcji rezystorów rozrusznika;

-  udarowy przebieg momentu, wpływa 

niekorzystnie na trwałość urządzeń pędnych, 
np. przekładni zębatych. 

Wad tych pozbawione są 

rozruszniki o 

samoczynnej, bezstopniowej zmianie 
rezystancji.

 

Do nich należą rozruszniki cieczowe (wodne), 

rozruszniki z modulacją rezystancji oraz 
rodzina rozruszników indukcyjnych, w tym 
wiroprądowe. 

Rozruszniki cieczowe

  

Rozruszniki cieczowe znalazły 
zastosowanie w przemysłowych 
układach napędowych o rozruchach 
ciężkich i małych wartościach 
dopuszczalnych przyśpieszeń. 
Ich zaletą jest duża pojemność cieplna, 
co ma znaczenie w przypadku 
zagrożenia pożarowego (np. dla 
węglowych młynów kulowych w 
elektrowniach i elektrociepłowniach). 

Rozruszniki wiroprądowe

  

Rozruszniki wiroprądowe należą do 
rozruszników o bezstopniowej i 
samoczynnej zmianie impedancji w 
czasie rozruchu silnika

Zasada działania rozruszników 
wiroprądowych oparta jest na 
zjawisku powstawania strat mocy od 
prądów wirowych w ferromagnetyku 
przewodzącym o strukturze litej, 
umieszczonym w przemiennym polu 
magnetycznym. 

Rozrusznik ten, swoją budową 
przypomina 

dławik trójfazowy

, którego 

kolumny rdzenia wykonane są z 
odpowiednich elementów stalowych.

Rozruszniki wiropradowe

  

Przekroje poprzeczne kolumny rdzenia 

rozrusznika wiroprądowego z rdzeniem 

trójfazowym;

 a- wiązka prętów, b- rura z osiową szczeliną 

powietrzną 

c- rdzeń kombinowany

 

)

c

)

b

)

a

d

g

Rozruszniki wiroprądowe

  

Uzwojenia fazowe rozruszników, wykonane 
z przewodu miedzianego lub 
aluminiowego, umieszczone są na 
kolumnach i połączone w gwiazdę. 
Początki uzwojeń fazowych podłącza się do 
obwodu wirnika silnika. 
Prąd rozruchowy przepływający przez 3-
fazowe uzwojenie rozrusznika wytwarza w 
kolumnach rdzenia przemienny strumień 
magnetyczny. 
Strumień ten indukuje SEM w stalowych 
elementach rdzenia, pod wpływem której 
płyną prądy wirowe. 

Rozruszniki wiroprądowe

  

Straty mocy

, a tym samym 

zastępcza 

impedancja rdzenia

 sprowadzona na 

stronę uzwojenia rozrusznika 

mają wartość 

największą przy poślizgu silnika s=1. 
Zmniejszają się one do wartości 
minimalnej w końcowej fazie rozruchu.

Impedancję rozrusznika stanowi wówczas 
praktycznie rezystancja i reaktancja 
uzwojeń fazowych. 
Po dokonanym rozruchu rozrusznik zwiera 
się za pomocą stycznika, powodując 
przejście silnika do pracy na 
charakterystyce naturalnej. 

Charakterystyki momentu 

rozruchowego (a) i prądu 

rozruchowego (b) silnika 

 

SZUre136 

(630 kW) z rozrusznikami 

wiroprądowymi rurowymi o różnych 

grubościach ścianek g

5

,

0

0

,

1

5

,

1

0

,

2

8

,

0

6

,

0

4

,

0

2

,

0

0

N

M

M

s

naturalna silnika

g=12mm g=8mm

5

,

1

0

,

3

5

,

4

0

,

6

8

,

0

6

,

0

4

,

0

2

,

0

0

sN

s

I

I

s

naturalna silnika

g=12mm

g=8mm

a)

b)

Rozruszniki wiroprądowe

  

Do zalet rozruszników wiroprądowych 

należą:

• płynna, samoczynna zmiana impedancji 

rozrusznika w funkcji poślizgu silnika, 
powodująca bezstopniowe przebiegi 
momentu i prądu rozruchowego silnika,

• samoczynne dostosowanie czasu 

rozruchu układu napędowego do 
stopnia obciążenia silnika,

• prosta budowa, małe wymiary, niski 

koszt wytworzenia, duża niezawodność 
pracy.

Rozruszniki wiroprądowe

  

Do ujemnych cech zalicza się:
- rezystancyjno-reaktancyjno charakter 

impedancji, co w porównaniu z 
rozrusznikami rezystorowymi powoduje 
zmniejszenie wartości współczynnika 
dobroci rozruchu (do wartości D= 0.6-
0.8),

- złożony proces projektowania 

rozruszników z uwagi na uwikłane 
zależności rezystancji i reaktancji 
rdzenia od wartości częstotliwości i 
prądu wirnika,

- potrzeba indywidualnego projektowania 

rozrusznika do układu napędowego.

 

3.05.21

 

30

WYKŁAD 12

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

- czas na 

odpoczyne

k....