AC-ventilatoren

Wat is een wisselstroommotor?

AC-ventilatoren zijn ventilatoren die voorzien zijn van een AC-motor. In tegenstelling tot EC-motoren hebben AC-motoren meestal een kooianker- of kortsluitankerrotor met borstels. De elektrische wisselstroom die door de statorwikkelingen loopt, genereert een roterend magnetisch veld. Dit magnetisch veld induceert stromen in de rotorwikkelingen (de inductiewet van Faraday).

AC-motoren zijn de meest voorkomende motoren in industriële toepassingen en in de HVAC-industrie. Door het brede aanbod aan snelheidsregelaars en steeds intelligentere besturingsoplossingen lijken de mogelijke toepassingen eindeloos. AC-motoren zijn uiterst betrouwbaar en zeer robuust. Ze hebben nauwelijks onderhoud nodig en als ze stuk gaan, zijn ze relatief eenvoudig te repareren. AC-motoren zijn de industriestandaard en zijn daarom overal verkrijgbaar in een zeer breed vermogensbereik. Vanwege hun lange geschiedenis zijn er verschillende soorten AC-motoren:

• Inductiemotoren of asynchrone motoren
• Synchrone motoren met permanente magneet (PMSM)

Inductiemotoren zijn asynchrone motoren met een kortsluitankerrotor. De elektrische wisselstroom die door de statorwikkelingen loopt, genereert een roterend magnetisch veld. Dit magnetisch veld induceert stromen in de rotorwikkelingen (de inductiewet van Faraday). Deze geïnduceerde stromen wekken een magnetisch veld op in de rotor. De motor gaat draaien, maar het magnetische rotorveld loopt een beetje achter ten opzichte van het magnetische statorveld. Dit wordt de motorslip genoemd. De rotor draait bijgevolg niet helemaal synchroon met het roterende magnetische veld. Hoe hoger de belasting, hoe hoger de slip en hoe hoger het motorkoppel. Om deze reden worden deze motoren asynchrone motoren of inductiemotoren genoemd. Inductiemotoren zijn de standaard voor de meeste industriële toepassingen. In de HVAC-industrie worden inductiemotoren meestal gebruikt in grotere installaties.

• IE1 - Standaard efficiëntie
• IE2 - Hoog rendement
• IE3 - Premium efficiëntie
• IE4 - Super premium efficiëntie (PMSM)
• IE5 - Ultra-premium efficiëntie (PMSM)

Het grote verschil tussen deze varianten is het energieverbruik. In veel gevallen wordt meer koper gebruikt om verliezen te minimaliseren, in sommige IE3-motoren is de complete rotor gemaakt van koper. Dit verhoogt de aanschafprijs van de motor.

Spanningsregelbare motoren zijn asynchrone motoren, waarvan de snelheid kan worden geregeld door de spanning te verlagen. Wanneer de nominale spanning wordt toegepast, draait de motor namelijk op zijn standaard, hoge snelheid. Wanneer de motorspanning wordt verlaagd, zal de motor verhoudingsgewijs vertragen.

Wanneer de motorspanning afneemt, neemt ook het maximale motorkoppel af. Zolang de motor krachtig genoeg blijft om de belasting aan te drijven, kan het motortoerental worden verlaagd door de spanning te verlagen. Merk op dat niet alle motoren spanningsregelbaar zijn. Veelgebruikte spanningsregelbare motortypen zijn eenfasige permanente split-condensatormotoren (PSC) or eenfasige spleetpoolmotoren (shaded pole)..

Ook driefase motoren kunnen spanningsregelbaar zijn.

Of spanningsregeling mogelijk is, hangt niet enkel af van de motor zelf, maar ook af van de belasting die aan de motor is bevestigd. Als deze belasting een ventilator is, is het waarschijnlijker dat de motor spanningsregelbaar is. Een ventilator heeft een kwadratische koppelcurve. Dit betekent dat de relatie tussen motortoerental en motorkoppel niet lineair is. Als het ventilatortoerental bijvoorbeeld met 10 % wordt verlaagd, zal het vereiste koppel om dat toerental te handhaven 20 tot 30 % lager zijn dan het vereiste koppel om een hoog toerental te handhaven. Daarom zijn veel ventilatoren met wisselstroommotor spanningsregelbaar. Bij andere toepassingen dan ventilatie, waar bvb een constant koppel vereist is, is dit niet altijd mogelijk.

De motorsnelheid regelen door het variëren van de spanning is eenvoudig in vergelijking met andere snelheidsregelingen zoals bvb. tandwielkasten. Snelheidsregelaars voor AC-motoren zijn eenvoudig aan te sluiten en te bedienen of configureren. Bovendien zijn ze zeer robuust en betrouwbaar. Als ze stuk gaan, zijn ze gemakkelijk te vervangen of te repareren.

De volgende technieken kunnen worden gebruikt om de snelheid van spanningsregelbare wisselstroommotoren te regelen:

• 5-standen snelheidsregelaars – Spaartransformator-technologie
• Elektronische snelheidsregelaars - Op Triac gebaseerde fasehoektechnologie
• Frequentie-omvormer op IGBT gebaseerde Pulse Width Modulating (PWM) technologie

Elektromotoren: 4-polig, 50 Hz

Uitgangsvermogen [kW]

Efficiëntie [%]

Als een zeer hoge energie-efficientie gewenst is, gebruiken fabrikanten permanente magneetmotoren, zoals in de meeste IE4- en IE5-motoren. Motoren met permanente magneetrotoren moeten steeds worden aangestuurd door een frequentie-omvormer. In tegenstelling tot inductiemotoren wordt het magnetisch veld niet opgewekt door elektrische stromen in wikkelingen maar is het gewoon aanwezig door middel van de ingebouwde, permanente magneten.