AC Drehzahlregelung

AC Ventilator

Diese Art von Ventilatoren werden von einem Wechselstrommotor angetrieben. Diese Motoren benötigen eine AC-Versorgungsspannung. Die meisten AC Ventilatoren haben spannungsregelbare Motoren. Dies bedeutet, dass die Ventilatordrehzahl durch Verringerung der Motorspannung reduziert wird. Spannungsregelbare Motoren können über elektronische Drehzahlregler, Trafo-Drehzahlregler oder Frequenzumrichter gesteuert werden. Wenn die Motornennspannung anliegt, läuft der Lüfter mit Nenndrehzahl.

In einigen Fällen ist der Wechselstrommotor nicht vollständig in das Gehäuse des Ventilators integriert. Das bedeutet, dass die Energieeffizienz des AC-Motors separat getestet werden kann. Die Energieeffizienz von Wechselstrommotoren ist in IEC 60034 30-1 definiert. Sie ist auf dem Motortypenschild angegeben. Die folgenden internationalen Klassifikationen wurden definiert:

IE1 Standard-Effizienz
IE2 Hohe Effizienz
IE3 Premium-Effizienz
IE4 Super Premium-Effizienz

Die AC-Lüfterdrehzahl kann gesteuert werden durch:

Traforegler
Elektronische Drehzahlregler
Frequenzumrichter

Um den Effizienzgrad IE4 zu erreichen, sind die meisten Motorenhersteller gezwungen, Permanentmagnete zu verwenden, um die Energieverluste im Rotor zu minimieren. Dies macht die meisten IE4-Motoren zu synchronen AC-Motoren. In menschlicher Sprache: Die meisten IE4-Motoren können nur mit Frequenzumrichtern gesteuert werden.

In vielen Fällen kann die gewünschte Drehzahl am Gerät selbst über das integrierte Potentiometer oder die Tastenschnittstelle eingestellt werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Ferneinstellung der Ventilatordrehzahl über ein Steuersignal.

Dieses Steuersignal kann digital (Modbus RTU) oder analog (typisch 0-10V) sein. Weitere Informationen über diese Steuersignale finden Sie auf der nächsten Seite. Zunächst werden wir mehr Details über die verschiedenen Technologien zur Steuerung der AC Ventilatordrehzahl geben.

Reglertypen

hohe Geschwindigkeit

Trafo-Drehzahlregler - Beispiel von einem Hochgeschwindigkeitsdiagramm

mittlere Geschwindigkeit

Trafo-Drehzahlregler - Beispiel eines Diagramms von mittleren Drehzahlen

Niedrige Geschwindigkeit

Trafo-Drehzahlregler - Beispiel eines Niedergeschwindigkeitsdiagramms

Traforegler

Transformatorregler oder 5-Stufen-Trafos sind für die stufenweise Drehzahlregelung der Elektromotoren vorgesehen. Sie verwenden Autotransformator-Technologie, um die Motorspannung - und die Drehzahl - stufenweise zu reduzieren. Dank dieser Technologie erzeugen sie eine Motorspannung mit einer perfekten Sinusform. Dies führt zu einem außergewöhnlich leisen Motorbetrieb und einer verlängerten Lebensdauer.

Spartransformatoren oder Autotransformatoren sind elektrische Transformatoren mit einer einzigen Spule. Über ihre verschiedenen Spannungsanzapfungen sind reduzierte Spannungen verfügbar. Eine spezielle imprägnierte Beschichtung reduziert das elektrische Rauschen der Spartransformatoren. In ruhigen Umgebungen kann sich jedoch das typische Brummgeräusch, das durch die Transformatortechnologie verursacht wird, bemerkbar machen.

Trafo-Drehzahlregler sind kosteneffizient und haben sich als sehr zuverlässig und robust erwiesen. Sie können auch unter Umständen mit instabiler Stromversorgung eingesetzt werden.

Diese Art von Drehzahlreglern ist einfach zu installieren. Sie erfordern keine Konfiguration. Einige Trafo-Drehzahlregler haben einen integrierten Drehschalter zur manuellen Einstellung der Drehzahl. Andere Varianten können über Modbus RTU oder über ein analoges Steuersignal ferngesteuert werden.

Elektronische Drehzahlregler

Elektronische Drehzahlregler (TRIAC) bieten eine stufenlose Drehzahlregelung für Wechselstromventilatoren. Typischerweise werden diese Regler zur Optimierung der Drehzahl von AC Ventilatoren oder Pumpen in HLK-Anwendungen eingesetzt. Sie verwenden Phasenanschnittsteuerung - TRIAC-Technologie - zur Reduzierung der Motorspannung und zur Drehzahlregelung. Triac-Drehzahlregler sind typischerweise für Motorströme bis zu 10 A erhältlich. Dank dieser Technologie sind diese Drehzahlregler völlig geräuschlos. Sie reduzieren die Netzspannung, indem sie Teile davon eliminieren. Die verbleibende Motorspannung wird keine perfekte Sinusform aufweisen. Die Mikroprozessorsteuerung ermöglicht es, die Nulldurchgangserkennung zu optimieren. Dies bedeutet, dass die TRIACs genauer gesteuert werden können. Dies führt zu einem leisen Motorbetrieb.

Dennoch kann je nach Motortyp aufgrund der nicht-sinusförmigen Form der Motorspannung bei niedriger Drehzahl ein zusätzliches Motorgeräusch auftreten. Eine Erhöhung der minimalen Motorspannung verringert den Geräuschpegel.

Einige elektronische Drehzahlregler verfügen über ein integriertes Potentiometer zur manuellen Einstellung der Ventilatordrehzahl. Andere Varianten können über Modbus RTU oder über ein analoges Steuersignal ferngesteuert werden.

Elektronische Drehzahlregler erfordern in den meisten Fällen keine Konfiguration. Die minimale Geschwindigkeit kann über einen Trimmer oder über Modbus RTU eingestellt werden.

Hohe Geschwindigkeit

Elektronische Drehzahlregler - Beispiel von einem Hochgeschwindigkeitsdiagramm

mittlere Geschwindigkeit

Elektronische Drehzahlregler - Beispiel eines Diagramms für mittlere Drehzahlen

Niedrige Geschwindigkeit

Elektronische Drehzahlregler - Beispiel von einem Niedergeschwindigkeitsdiagramm

hohe Geschwindigkeit

Frequenzumrichter - Beispiel eines Hochgeschwindigkeitsdiagramms

mittlere Geschwindigkeit

Frequenzumrichter - Beispiel eines Diagramms für mittlere Drehzahlen

Niedrige Geschwindigkeit

Frequenzumrichter

Frequenzumrichter bieten eine stufenlose Drehzahlregelung für AC Ventilatoren. Genau wie elektronische Drehzahlregler... Was ist also der Unterschied? Ein Frequenzumrichter verwendet die Pulsbreitenmodulation - IGBT-Technologie - zur Einstellung der Motorspannung und -frequenz. Dies bietet eine nahezu perfekte sinusförmige Motorspannung und eine außergewöhnlich leise Motorsteuerung unter allen Umständen. Je nach Einstellung kann der Frequenzumrichter selbst auch sehr geräuscharm arbeiten.

Aufgrund der hohen Schaltfrequenz der IGBT's sind spezielle Filter erforderlich, um die EMV-Belastung im Stromnetz zu reduzieren. Diese zusätzliche Hardware hat einen Preis. Präzise Motorsteuerung bedeutet auch: komplexer zu konfigurieren. Die Schlussfolgerung ist, dass Frequenzumrichter teurer als elektronische Drehzahlregler sind, komplizierter zu konfigurieren und kritischer bei der Installation, aber sie bieten eine sehr präzise Motorsteuerung. Diese Art von Drehzahlreglern sind sehr energieeffizient und in der Lage, hohe Motorströme zu regeln.

Die gewünschte Motordrehzahl kann über die integrierte Steuerung (Potentiometer oder Drucktasten) eingestellt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Motordrehzahl über Modbus RTU oder ein analoges Steuersignal ferngesteuert einzustellen.

Thermischer Schutz für AC Ventilatoren

Ein Wechselstrommotor ist ein robustes Gerät mit einer mit einer langen Lebensdauer. Der Betrieb eines Wechselstrommotors über einen längeren Zeitraum bei niedriger Drehzahl ist jedoch nicht ohne Risiken. Bei niedriger Drehzahl wird der Motor weniger gekühlt. Dies kann zu einer Überhitzung der Motorwicklungen führen. Eine Überhitzung des Motors kann jedoch zu einer Verschlechterung der Isolierung der Motorwicklungen führen. Dies kann zu Leckströmen, Kurzschlüssen und schließlich zu Motorausfällen führen. Um einen Motorausfall zu verhindern, ist es wichtig zu verhindern, dass der Motor überhitzt wird.

Zu diesem Zweck sind viele Wechselstrommotoren mit Thermokontakten - oft TK-Kontakte genannt - ausgestattet. Diese Thermokontakte messen die Temperatur in den Motorwicklungen. Im Falle einer Motorüberhitzung werden die TK-Kontakte geöffnet. Einige Drehzahlregler bieten über ihre TK-Überwachungsfunktion zusätzlichen Schutz vor Überhitzung. Diese Funktion deaktiviert den Motor im Falle einer Überhitzung, um einen Motorschaden zu vermeiden. Gleichzeitig wird der Alarmausgang aktiviert, um ein Motorproblem anzuzeigen. Falls Ihr Motor nicht mit TK-Kontakten ausgestattet ist, vergessen Sie nicht, die TK-Klemmen des Drehzahlreglers zu überbrücken oder die TK-Überwachungsfunktion zu deaktivieren.

Wie kann man einen Motor sicher betreiben

Lasttrennschalter

Bei Wartungsarbeiten oder wenn ein Motor ausgetauscht werden muss, ist es aus Sicherheitsgründen wichtig sicherzustellen, dass die Stromversorgung des Motors während des Eingriffs abgeschaltet ist – und bleibt. Die beste Garantie ist die Installation eines Lasttrennschalters mit einer verschliessbaren AUS-Stellung. Diese Schalter können in der OFF-Position mit einem Vorhängeschloss blockiert werden, um die Sicherheit des Wartungstechnikers zu gewährleisten. Typischerweise werden Lasttrennschalter in der Nähe des Motors oder am Eingang eines Raumes oder einer Zone installiert.

Motorschutzschalter

Motorschutzschalter sind Niederspannungs-Leistungsschalter und sind mit einem Unterbrechungsrelais für den Fall einer thermischen Überlastung ausgestattet. Sie schützen Motorzweigschaltungen vor Überlastung, Phasenverlust und Kurzschluss. Üblicherweise werden Motorschutzschalter im oder in der Nähe des Schaltschranks installiert.