Kontynuacja poradnika doboru falownika: wentylator odciągu trocin w zakładzie stolarskim, silnik 37 kW, 4-biegunowy (p = 2), 1480 obr/min, napęd pasowy z kołem na silniku Ø 250 mm i na wentylatorze Ø 315 mm. Falownik jest dobrany — teraz trzeba ustalić, w jakim zakresie częstotliwości ma pracować i dlaczego nie wolno go puścić ani za nisko, ani powyżej 50 Hz.
Krok 1 — prędkość wentylatora przy 50 Hz
Prędkość synchroniczna ns = 60 · f / p = 60 · 50 / 2 = 1500 obr/min. Przy otwartej przepustnicy silnik jest obciążony mocniej niż dziś (ok. 32 kW), więc poślizg wynosi ok. 17 obr/min → silnik ok. 1483 obr/min. Przełożenie pasowe 250/315 = 0,794 → wentylator ok. 1177 obr/min (w praktyce pomniejsz jeszcze o 1–2% poślizgu paska).
Krok 2 — przeliczenie punktów pracy
Dla wentylatora przepływ jest proporcjonalny do prędkości, a moc — w przybliżeniu do jej sześcianu. Poślizg silnika maleje razem z momentem obciążenia, który dla wentylatora spada z kwadratem prędkości:
| Stan zakładu | Przepływ | f | Silnik | Wentylator | Moc (teoret.) |
| Wszystkie maszyny, filtr przed czyszczeniem | 85% | 42,5 Hz | 1263 obr/min | 1002 obr/min | 61% |
| Typowa praca (połowa maszyn) | 65% | 32,5 Hz | 968 obr/min | 768 obr/min | 27% |
| Minimum (1–2 maszyny) | 60% | 30 Hz | 894 obr/min | 709 obr/min | 22% |
W rzeczywistości falownik nie pracuje na stałych nastawach, tylko w regulacji PID stałego podciśnienia w kolektorze: zasuwy przy maszynach otwierają się automatycznie z ich załączeniem, a falownik dobiera prędkość tak, żeby podciśnienie pozostało stałe. Tabela służy do sprawdzenia zakresu i do oszacowania oszczędności.
Krok 3 — skąd minimum 30 Hz?
W odciągu trocin powietrze musi transportować materiał: w przewodach prędkość nie może spaść poniżej ok. 18–20 m/s (dla wiórów wilgotnych i pyłu szlifierskiego producenci instalacji podają często więcej). Poniżej trociny osiadają w przewodach — to ryzyko zatkania i pożaru. Minimalnej częstotliwości nie wylicza się więc z silnika, tylko ustala pomiarem: anemometrem w najdalszym odgałęzieniu przy jednej pracującej maszynie, stopniowo obniżając częstotliwość. W tym zakładzie granica wypadła przy 28 Hz — nastawiono 30 Hz z zapasem.
Krok 4 — dlaczego nie powyżej 50 Hz?
Falownik pozwala ustawić np. 55 Hz „żeby lepiej ciągnęło”. Moc wentylatora rośnie z sześcianem prędkości: (55/50)³ = 1,33 — czyli o 33% więcej mocy, a silnik powyżej 50 Hz pracuje w strefie osłabienia pola i nie może dać większego momentu. Efekt: przeciążenie silnika i zadziałanie zabezpieczenia falownika w najgorszym momencie, przy pełnej produkcji. Do tego wentylator i pasy mają swoje maksymalne obroty z dokumentacji, których nie wolno przekraczać.
Krok 5 — chłodzenie silnika przy niskich obrotach
Silnik z własnym wentylatorem chłodzącym przy niskiej prędkości chłodzi się gorzej. Przy obciążeniu wentylatorowym nie jest to problem — przy 30 Hz moment obciążenia spada do ok. 36% znamionowego, więc straty w uzwojeniach są niewielkie. Problem dotyczy napędów o stałym momencie pracujących długo przy niskiej częstotliwości — tam potrzebny jest obcy wentylator chłodzący silnika.
🔧 Z praktyki pomiarowej
Przy przeglądach instalacji z falownikami w wentylacji regularnie widzę maksymalną częstotliwość ustawioną powyżej 50 Hz („bo za słabo ciągnęło”) — zamiast sprawdzić zatkany filtr albo przymkniętą przepustnicę, którą ktoś kiedyś zostawił. Drugi błąd to minimalna częstotliwość zostawiona na fabrycznym 0 Hz: w nocy, przy wyłączonych maszynach, regulator PID zjeżdża prawie do zera, a w przewodach zostaje warstwa trocin. Po każdej zmianie nastaw sprawdzam prędkość powietrza w najdalszym punkcie — to on decyduje, nie wskazanie falownika.
Prędkość silnika i wentylatora dla dowolnej częstotliwości i przełożenia przeliczysz w kalkulatorze powyżej. Oszczędności energii dla tego profilu pracy policzy poradnik oszczędności VFD.