Częstotliwość → Obroty Silnika VFD

Bezpłatny kalkulator elektryczny · zgodny z normami · bez rejestracji

🔄

Częstotliwość → Obroty silnika

Przelicza częstotliwość VFD na prędkość obrotową i vice versa — z uwzględnieniem liczby par biegunów i poślizgu

Przelicza częstotliwość falownika na prędkość obrotową silnika i odwrotnie — z uwzględnieniem poślizgu i liczby par biegunów.
Hz → Obroty
Obroty → Hz
Hz — zakres VFD typowo 0–400 Hz
obr/min (rpm)
% — typowo 2–5% (z tabliczki: n_n vs n_0)


Wzory
n₀ = (f × 60) / p — prędkość synchroniczna [rpm]
n = n₀ × (1 − s/100) — prędkość rzeczywista [rpm]
f = (n × p) / (60 × (1 − s/100)) — częstotliwość z prędkości
ω = 2π × n / 60 — prędkość kątowa [rad/s]
🔄 Wyniki
🔄
Wprowadź dane i kliknij OBLICZ
Tabela prędkości dla wybranego silnika

🔗 Powiązane kalkulatory

⚙️ Dobór Falownika 💰 Oszczędności VFD 🛑 Hamowanie 🔧 Zabezp. Silnika
🔄

Przelicznik Obrotów VFD — częstotliwość a prędkość silnika

Zależność prędkości obrotowej silnika od częstotliwości

Prędkość synchroniczna silnika asynchronicznego: ns = 60 · f / p [obr/min], gdzie f — częstotliwość zasilania [Hz], p — liczba par biegunów silnika. Przy zmianie częstotliwości przez falownik VFD, prędkość silnika zmienia się proporcjonalnie. Dla silnika 2-biegunowego (p=1): f=50 Hz → ns=3000 obr/min; f=25 Hz → ns=1500 obr/min.

Prędkość rzeczywista silnika asynchronicznego jest nieco niższa od synchronicznej: n = ns · (1 − s), gdzie s — poślizg (typowo 1–5% przy pełnym obciążeniu). Producenci podają prędkość znamionową nn przy fn = 50 Hz i pełnym obciążeniu — właśnie z tym poślizgiem.

Zakres regulacji prędkości i stosunek U/f

Falownik VFD sterując silnikiem zmienia częstotliwość i jednocześnie proporcjonalnie napięcie (sterowanie U/f = const), utrzymując stały strumień magnetyczny i moment. Powyżej fn = 50 Hz napięcie jest ograniczone do Un — silnik wchodzi w strefę osłabienia pola (field weakening), moment maleje odwrotnie proporcjonalnie do częstotliwości.

Nowoczesne falowniki z wektorowym sterowaniem momentem (FOC, DTC) mogą utrzymywać pełny moment nawet przy bardzo niskich prędkościach (do ~5% nn) — ważne dla aplikacji dźwignicowych i napędów pozycjonujących.

Zastosowania kalkulatora przelicznika obrotów

Kalkulator służy do:

  • Przeliczenia wymaganej prędkości obrotowej mechanizmu (pompa, wentylator, przenośnik) na częstotliwość falownika
  • Obliczenia prędkości liniowej taśmociągu lub prędkości posuwu na podstawie prędkości obrotowej silnika i przekładni
  • Wyznaczenia zakresu regulacji częstotliwości dla danej aplikacji technologicznej
  • Szybkiego sprawdzenia parametrów silnika przy różnych nastawach częstotliwości

Kalkulator uwzględnia zarówno bezpośrednie napędy jak i układy z przekładnią (reduktor, pasek, łańcuch) — podaj tylko przełożenie i zostanie wyliczona prędkość wyjściowa i częstotliwość falownika.

FAQ — Często zadawane pytania

Odpowiedzi na najczęstsze pytania dotyczące regulacji obrotów silników elektrycznych przez falownik VFD.

▶ Jak VFD zmienia obroty silnika elektrycznego?

Falownik VFD (Variable Frequency Drive) zmienia prędkość silnika indukcyjnego przez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego. Prędkość synchroniczna silnika: ns = 60 × f / p, gdzie f to częstotliwość [Hz], p liczba par biegunów. Przy f = 50 Hz i 2 parach biegunów: ns = 1 500 obr/min; przy f = 25 Hz: ns = 750 obr/min. Falownik jednocześnie zmienia napięcie proporcjonalnie do częstotliwości (sterowanie V/f), utrzymując stały strumień magnetyczny silnika i moment. Zmiana częstotliwości od 0 do 50 Hz i wyżej pozwala płynnie regulować prędkość w szerokim zakresie.

▶ Jaka jest zależność między częstotliwością a obrotami silnika?

Prędkość synchroniczna silnika: ns = 60 × f / p [obr/min], gdzie p to liczba par biegunów (2-biegunowy: p=1, 4-biegunowy: p=2, 6-biegunowy: p=3, 8-biegunowy: p=4). Przykłady przy 50 Hz: 2-biegunowy – 3 000 obr/min, 4-biegunowy – 1 500 obr/min, 6-biegunowy – 1 000 obr/min, 8-biegunowy – 750 obr/min. Zależność jest liniowa: obroty = ns × (f / f_nom). Przy f = 30 Hz silnik 4-biegunowy pracuje z ns = 900 obr/min, rzeczywiste obroty: n = ns × (1 − s), gdzie s to poślizg (ok. 3–5%).

▶ Co to jest poślizg silnika indukcyjnego?

Poślizg s to względna różnica między prędkością synchroniczną ns a rzeczywistą prędkością wirnika n: s = (ns − n) / ns. Poślizg jest konieczny do generowania momentu obrotowego w silniku indukcyjnym – bez różnicy prędkości nie indukuje się prąd w klatce wirnika. Przy biegu jałowym poślizg jest bliski zeru (0,5–1%), przy pełnym obciążeniu typowo 3–5%, przy starcie chwilowo 100%. Na tabliczce znamionowej podawana jest prędkość znamionowa (np. 1 450 obr/min zamiast synchronicznych 1 500) – różnica 50 obr/min odpowiada poślizgowi 3,3%. VFD z wektorowym sterowaniem może kompensować poślizg i utrzymywać dokładną prędkość.

▶ Czy można przekroczyć znamionowe obroty silnika przez VFD?

Tak, VFD może zwiększyć częstotliwość powyżej 50 Hz (np. do 80–100 Hz lub wyżej), powodując pracę silnika z prędkością powyżej znamionowej. Powyżej 50 Hz silnik pracuje w strefie osłabienia strumienia (constant power – napięcie nie rośnie): moment maleje odwrotnie proporcjonalnie do prędkości, ale moc pozostaje stała. Ograniczenia: wytrzymałość mechaniczna wirnika i łożysk (max obroty podane przez producenta), wzrost strat żelaza przy wyższej częstotliwości, hałas i drgania. Typowo silniki standardowe można przeciążać do 20% powyżej prędkości znamionowej; silniki specjalne do pracy z VFD wytrzymują 2–3× fn.

▶ Jak zmiana obrotów wpływa na moment i moc silnika?

W strefie stałego momentu (0 do fn): moment M = const, moc P = M × ω rośnie proporcjonalnie do prędkości. Przy 50% prędkości moc wynosi 50% nominalnej. W strefie stałej mocy (fn do max): moc P = const, moment M maleje odwrotnie proporcjonalnie do prędkości. Dla napędów z wentylatorami i pompami obowiązuje prawo afiniczności: M ∝ n², P ∝ n³ – zmniejszenie prędkości o 20% redukuje moc do 0,8³ = 51%! To jest klucz do dużych oszczędności energii przy regulacji obrotów pomp i wentylatorów przez VFD zamiast dławienia przepływu zaworami czy klapami.

▶ Jakie są ograniczenia pracy silnika przy niskich obrotach z VFD?

Przy niskich obrotach (poniżej 10–20% fn) silnik ma problemy z chłodzeniem: wentylator własny silnika (zamontowany na wale) obraca się wolno i nie zapewnia wystarczającego przepływu powietrza. Silnik się przegrzewa przy obciążeniu znamionowym. Rozwiązania: wymuszony wentylator zewnętrzny (niezależny od prędkości), ograniczenie momentu przy niskich prędkościach (derating krzywej momentowej), stosowanie silników z silnym chłodzeniem TEFC. Ponadto przy bardzo niskich częstotliwościach (< 5 Hz) silnik może mieć niestabilną pracę lub wydzielać drgania rezonansowe. VFD pozwala ustawić częstotliwość „jump" omijającą pasma rezonansowe mechanicznego układu napędowego.