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Geräuscharme Ventilatorantriebe

Optimale Ergebnisse mit abgestimmten Antriebs-komponenten


Das Geräuschverhalten ist ein entscheidendes Merkmal von Ventilatorantrieben. Ventilatoren kommen in einer Vielzahl unterschiedlicher Geräte und Anlagen zum Einsatz, die ein individuelles Strukturschwingungsverhalten aufweisen. Die übliche Vorgehensweise, Resonanzen durch geeignete Abstimmung zwischen Eigenschwingung und Anregung zu vermeiden, ist bei diesen drehzahlvariablen Antrieben oft nicht zielführend. Sekundäre Maßnahmen, wie etwa die mechanische Entkopplung, sind gerätespezifisch und mit Mehrkosten verbunden. Gefordert ist daher eine geräuschrobuste Lösung mit geringer Schwingungsanregung, die in den unterschiedlichen Anwendungsfällen gute Ergebnisse liefert.

Drehstrom-Asynchronmotoren arbeiten bei Sinusspeisung schwingungs- und geräuscharm. Probleme können bei der Drehzahlstellung infolge von Stromoberschwingungen entstehen, die vom Drehzahlsteller verursacht werden. Eine kontinuierliche und geräuscharme Drehzahlstellung setzt den Betrieb an einem gut angepassten Frequenzumrichter voraus. In diesem Fall ist der EC-Motor wirtschaftlich die vorteilhaftere Lösung. Sein prinzipbedingt nicht immer optimales Schwingungsverhalten nimmt ebm-papst kontinuierlich zum Anlass, besonders geräuscharme EC-Antriebe zu entwickeln.

Bei EC-Motoren unterscheidet man nach den Ursachen der Schwingungs- und Geräuschanregung zwischen permanentmagnetisch und elektromagnetisch hervorgerufenen Wechselkräften. Zum Beispiel bewirken die Nuten des Stators einen veränderlichen magnetischen Luftspaltleitwert, der in Verbindung mit der permanentmagnetischen Felderregung Drehmomentschwankungen, sogenannte Nutrastmomente, erzeugt. Die Kommutierung der Ströme in den Wicklungen kann zusätzlich elektromagnetisch bedingte Schwankungen hervorrufen.

Auch der W3G800 profitiert von optimal abgestimmten Antriebskomponenten

Neben der Drehmomentschwankung sind auch die in radialer Richtung auf den Rotor wirkenden Kräfte von großer Bedeutung. Motor und Kommutierungselektronik haben also gleichermaßen Einfluss auf das Geräuschverhalten. ebm-papst entwickelt und produziert beide Antriebskomponenten als Einheit – eine wichtige Voraussetzung für ein optimales Antriebssystem.

Durch Verwendung einer vorteilhaften Nut-Polzahl-Kombination, einer speziellen Blechschnitt- und Magnetgeometrie, liegt das Nutrastmoment der ebm-papst Motoren heute beispielsweise unter 0,5 Prozent des Bemessungsmoments. Herkömmliche Motoren weisen Rastmomente zwischen fünft und acht Prozent auf.

Für die Kommutierung der Ströme kommt zudem ein speziell für Ventilatoren optimiertes Verfahren zum Einsatz. So wird über den gesamten Drehzahlbereich ein vorteilhafter Kompromiss aus Schwingungsarmut und hohem Wirkungsgrad erreicht. Die gemeinsame Optimierung von Motor und Kommutierungselektronik ermöglicht eine wesentliche Verbesserung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens unserer EC-Motoren. Aktuelle Antriebe liefern selbst in sensiblen Anwendungen überzeugende Ergebnisse. Auf zusätzliche, spezifische Maßnahmen kann in der Regel verzichtet werden, dadurch reduziert sich der Applikationsaufwand erheblich.

Geräuschvergleich

Der Geräuschvergleich zeigt einen Drehstrom-Asynchronmotor, dessen Drehzahl über Phasenanschnitt (a) und mittels eines

Stelltransformators bei idealer Sinusspeisung (b) verändert wurde. Zum Vergleich ist die Kennlinie eines konventionellen EC-Motors (c) dargestellt. Die aktuellen GreenTech EC-Motoren (d) erzielen vergleichbar niedrige Werte wie der Drehstrom-Asynchronmotor in seinem günstigsten Betriebsfall.

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