Schneller Hochlauf in drei bis vier Sekunden

01.03.2017 | Veröffentlicht in Ausgabe 03-2017

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Neu entwickelte EC-Trommelläufer-Ventilatoren laufen in 3 bis 4 s hoch – genauso schnell wie die AC-Ausführungen.
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1 Neu entwickelte EC-Trommelläufer-Ventilatoren laufen in 3 bis 4 s hoch – genauso schnell wie die AC-Ausführungen.

Es gibt zahlreiche Anwendungen, bei denen ein schneller Hochlauf der eingesetzten Ventilatoren gewünscht wird. Üblicherweise arbeiteten hier bisher AC-Ventilatoren, die allerdings oft nicht mehr den seit 2015 gültigen Anforderungen der ErP(Ökodesign)-Richtlinie entsprechen. Für solche oder ähnliche Anwendungen gibt es jetzt eine ErP-konforme Alternative: Energieeffiziente EC-Trommelläufer-Ventilatoren, die nicht nur sehr schnell auf Touren kommen, sondern darüber hinaus auch noch weitere Vorteile bieten.

Kompakt informieren

Zu den typischen Einsatzbereichen moderner EC-Ventilatoren zählten bisher vor allem Daueranwendungen. Sie können schon seit einiger Zeit von hohen Wirkungsgraden, niedrigen Betriebskosten und einer geringen Geräuschentwicklung profitieren.
Für Anwendungen, die einen schnellen Hochlauf erfordern, stehen seit Kurzem EC-Trommelläufer-Ventilatoren mit den gleichen Vorteilen zur Verfügung.
In typischen Einsatzgebieten solcher Ventilatoren werden diese oft in Parallelschaltung betrieben. Über eine integrierte „Leistungsfaktorkorrektur“ werden die Oberschwingungsanteile im Eingangsstrom verringert und der Spitzenwert des Eingangsstroms minimiert.

Der Wunsch nach schnellem Hochlauf steht bei klassischen Anwendungen in der Luft- und Klimatechnik im Hintergrund, gefragt sind stattdessen Soft-Start-Funktionen bzw. ein sanftes, möglichst kaum wahrnehmbares Anlaufen. Das heißt aber nicht, dass ein schneller Hochlauf bei EC-Ventilatoren nicht möglich ist. Optimiert man die Ansteuerelektronik so, dass die Hochlauframpe steiler verläuft, können auch EC-Motoren durchaus innerhalb kürzester Zeit auf Touren kommen Abb. 1.

Typische Einsatzgebiete für Ventilatoren mit schnellem Hochlauf sind Personenschleusen, beispielsweise vor Reinräumen in der Elektronikfertigung, Torluftschleier im Bereich von Lkw-Verladerampen Abb. 2 Abb. 3. Aber auch in Anlagen zur Kühlung von Leistungselektronik und in Ablufthauben in Küchen kommen Trommelläufer zum Einsatz.

Hohe Luftleistung bei geringer Leistungsaufnahme

Der Motoren- und Ventilatorenhersteller ebm-papst Mulfingen hat für solche Anwendungen spezialisierte EC-Trommelläufer-Ventilatoren entwickelt Abb. 4. Diese laufen mindestens genauso schnell hoch wie die gewohnten AC-Ausführungen, sind dabei aber deutlich energieeffizienter und arbeiten leiser.

Das „Herz“ der flinken Hochläufer, die in den Baugrößen 160 bis 250 angeboten werden, besteht aus einem GreenTech EC-Motor mit 0,75 kW Leistung. Damit erreichen die Trommelläufer-Ventilatoren trotz ihrer kompakten Bauweise Volumenströme bis ca. 3000 m³/h, bei lediglich 3 bis 4 s Hochlaufzeit. Die Leistungsaufnahme ist dabei deutlich geringerer als bei AC-Ventilatoren, je nach Verwendung können deutlich über 30 % Energie eingespart werden.

Trotz des schnellen Hochlaufs ist die Geräuschentwicklung niedrig. Dazu trägt auch die hohe Anzahl der vorwärtsgekrümmten Lamellen des Laufrades bei, die für eine angenehme Psychoakustik – vor allem im niederfrequenten Bereich – sorgen.

Durch die hohe Luftleistung Abb. 5 eignen sich die EC-Trommelläufer beispielsweise auch für hohe Torluftschleier an großen Werkstoren. Dazu tragen noch weitere konstruktive Details bei: So ist die Motorelektronik nicht direkt am Motor, sondern außen am Spiralgehäuse angebracht. Dadurch gibt es weniger den Luftstrom behindernde Einbauten.

Für ausreichende Kühlung der Elektronik ist dennoch gesorgt: Noppen an der Unterseite Abb. 6 des Elektronik-Gehäuses erhöhen die Leistungsdichte und verhindern zuverlässig eine Überhitzung. Auch gegen Umgebungseinflüsse, wie Feuchtigkeit und Staub, ist die Elektronik zuverlässig geschützt. Ihr Gehäuse besteht aus widerstandsfähigem Aluminium-Druckguss und erfüllt die Anforderungen der Schutzart IP54.

Parallelbetrieb mehrerer Ventilatoren: Aktive „Power Factor Correction“

Ventilatoren für Luftschleusen und Torluftschleier sind keine Einzelkämpfer, sondern werden meist in Parallelschaltung betrieben. Nun sind aber EC-Ventilatoren funktionsbedingt nicht völlig frei von Rückwirkungen auf das Netz. Ein paralleler Betrieb mehrerer EC-Ventilatoren kann deshalb unter Umständen dazu führen, dass die zulässigen Grenzwerte nach EN 61 000-3-2 überschritten und andere Geräte durch Oberschwingungen im Anlagennetz negativ beeinflusst werden könnten. Normalerweise muss der Betreiber dann Entstörfilter vorsehen, für eine ausreichende Blindleistungskompensation sorgen und eventuell auf größere Leitungsquerschnitte achten.

Bei den neuen EC-Trommelläufern kann man sich diesen Aufwand sparen. Eine integrierte „Leistungsfaktorkorrektur“ (aktive „Power Factor Correction“, PFC) reduziert die Oberschwingungsanteile im Eingangsstrom deutlich Abb. 7. Ebenso wird der Spitzenwert des Eingangsstroms minimiert und es kann in vielen Anwendungsfällen ein kleinerer Leitungsquerschnitt für die Versorgungsleitungen der Ventilatoren gewählt werden.

Bedarfsgerechte Regelung und einfaches Monitoring

Ein weiterer Vorzug der EC-Motoren ist ihre Regelbarkeit, praxisgerechte Ansteuermöglichkeiten sind bei den modernen Ventilatoren selbstverständlich. Die Ansteuer-Elektronik ist nicht nur perfekt auf die eingesetzten Motoren abgestimmt, sondern diese lassen sich auch stufenlos regeln. Dies ist über den gesamten Drehzahlbereich möglich, wobei der gute Wirkungsgrad im Teillastbetrieb erhalten bleibt.

Für eine bedarfsgerechte Regelung lässt sich die digitale RS-485 Modbus-RTU-Schnittstelle nutzen. Vor allem, wenn mehrere Ventilatoren – wie bei Torluftschleiern – im Einsatz sind, bietet die Busvernetzung Vorteile. Angefangen von der Konfiguration bei der Inbetriebnahme bis zum Service. Für Fehlerdiagnose und Wartung vereinfacht sich der Umgang mit der Technik erheblich, wenn der Techniker vom zentralen PC aus auf die Ventilatoren zugreifen kann. Außer der entsprechenden PC-Software gibt es mittlerweile auch eine PDA- und Smartphone-fähige Version, mit der sich die vernetzten Ventilatoren über eine Bluetooth-Schnittstelle ohne Kabelverbindung parametrieren, überwachen und fernsteuern lassen.

Geringer Aufwand bei Installation und Inbetriebnahme

Als Plug-and-play-Komplettlösung lassen sich die EC-Trommelläufer schnell und einfach in Betrieb nehmen. Die Motorwelle darf dabei wahlweise horizontal oder vertikal stehen. Alle Komponenten sind auf hohe Robustheit und lange Lebensdauer ausgelegt. Das Schaufelrad und die Düsenplatte bestehen aus verzinktem Stahlblech. Ein weiteres Argument für die ErP-konformen und energiesparenden Trommelläufer-Ventilatoren ist nicht von der Hand zu weisen: Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung standen auch bei ihrer Entwicklung und Produktion im Vordergrund.