Setzt man als trei­bende Kraft in Venti­la­toren statt konven­tio­neller AC-Technik moderne EC-Motoren ein, lassen sich Ener­gie­ver­brauch und somit Betriebs­kosten deut­lich redu­zieren. Der Umstieg auf EC-Technik lohnt sich aber noch aus weiteren Gründen: EC-Venti­la­toren sind stufenlos in der Dreh­zahl regelbar und arbeiten auch im Teil­last­be­trieb mit hohen Wirkungs­graden. Außerdem bieten sie Vernet­zungs­mög­lich­keiten und trotzen – entspre­chend ausge­legt – selbst harten Umge­bungs­be­din­gungen. Diese Vorteile lassen sich jetzt auch bei größeren Venti­la­toren nutzen, die immense Volu­men­ströme liefern. Mit dem neuen FanDrive DV280 (Bild 1) hat ebm-papst einen neuen Hoch­leis­tungs-EC-Motor entwi­ckelt, der sich bei einer elek­tri­schen Aufnah­me­leis­tungen von bis zu 24 kW und einem Dreh­mo­ment von statt­li­chen 180 Nm für den univer­sellen Einsatz an großen Venti­la­toren welt­weit eignet.

Der robuste Motor ist für hohe Radbe­las­tungen ausge­legt, arbeitet mit dem für EC-Motoren typi­schen hohen Wirkungs­grad von bis zu 95 Prozent (besser als IE5 gemäß IEC/TS 60034-30-2) und bietet sich daher als ener­gie­ef­fi­zi­ente Alter­na­tive zu den in diesem Anwen­dungs­feld meist übli­chen kräf­tigen AC-Motoren an (Bild 2). Dabei kommt der neue Motor bei seinen inte­grierten Perma­nent­ma­gneten ohne Seltenen Erden aus und ist durch die für ebm-papst typi­sche Außen­läu­fer­bau­weise auch noch sehr kompakt, durch die robuste Bauweise aber auch gleich­zeitig gut gegen Umge­bungs­ein­flüsse geschützt.

Bild 1: Leis­tungs­starker EC-Motor in Außen­läu­fer­bau­weise. Bei Leis­tungen bis zu 24 kW und einem Dreh­mo­ment von bis zu 180 Nm eignet er sich für den univer­sellen Einsatz an großen Venti­la­toren. (Bild | ebm-papst)

Bild 2: Der EC Motor FanDrive DV280 von ebm-papst verfügt auch im Teil­last­be­trieb über einen Wirkungs­grad von über 95 Prozent und leistet ein Dreh­mo­ment von bis zu 180 Nm. (Bild | ebm-papst)

Weniger Verschleiß­teile, kompakte Bauform und viele Funk­tionen

Als Direkt­an­trieb bietet der EC-Motor im prak­ti­schen Einsatz viele Vorteile: So sind keine verschleiß­an­fäl­ligen und wartungs­in­ten­siven Riemen­über­set­zungen notwendig. Das Venti­la­tor­laufrad, wahl­weise Radial oder Axial, kann der Anwender direkt an dem robusten Wellen­stumpf oder auch direkt am Flansch auf den Motor­rotor montieren. Die komplette Ansteu­er­elek­tronik (Bild 3) ist im Motor inte­griert; externe Geräte wie Frequenz­um­richter, die montiert, verdrahtet und para­me­triert werden müssen, sind also nicht notwendig. Die Elek­tronik der EC-Motoren lässt sich bei mögli­chen Wartungs­ar­beiten austau­schen, ohne dass Motor oder Venti­lator demon­tiert werden müssen. Die elek­tri­schen Schnitt­stellen sind program­mierbar, was die Anzahl der benö­tigten Anschluss­klemmen und somit den Verdrah­tungs­auf­wand redu­ziert.

Bild 3: Die Elek­tronik der EC-Antriebe lässt sich bei Wartungs­ar­beiten austau­schen, ohne dass Motor oder Venti­lator demon­tiert werden müssen. (Bild | ebm-papst)

Aber auch sonst hat der neue Motor einiges zu bieten. So ist beispiels­weise ein Vibra­ti­ons­sensor inte­griert, was eine auto­ma­ti­sche Reso­nan­zer­ken­nung ermög­licht und schluss­end­lich die Betriebs­si­cher­heit erhöht. Denn Ursache für vorzei­tige Venti­la­to­ren­aus­fälle sind meist Schwin­gungen bedingt durch die Einbau­si­tua­tion. Um diese aufzu­spüren, wird bei der Inbe­trieb­nahme ein Test-Hoch­lauf durch­ge­führt, bei dem die Vibra­ti­ons­höhe über den gesamten Dreh­zahl­ver­lauf aufge­zeichnet und analy­siert wird. Werden in bestimmten Berei­chen nun zu hohe Schwing­schnellen erkannt, stellt sich die Steu­er­soft­ware in der Elek­tronik auto­ma­tisch so ein, dass diese Dreh­zahl­be­reiche im weiteren Betrieb „ausge­blendet“ werden. Das heißt, sie werden zwar durch­laufen, aber es gibt keinen dauer­haften Betrieb in diesen Berei­chen.

Auto­ma­ti­sche Reso­nan­zer­ken­nung für mehr Betriebs­si­cher­heit

Radi­al­ven­ti­la­toren werden in den unter­schied­lichsten Anwen­dungen einge­setzt. Je nach Einbau­si­tua­tion kann es in nicht vorher­seh­baren Dreh­zahl­be­rei­chen zu Reso­nanzen kommen. Wird der Venti­lator häufig in einem solchen kriti­schen Bereich betrieben, kann das Lager­system der Antriebs­mo­toren Schaden nehmen und so zum Ausfall der Venti­la­toren führen. Für Anla­gen­be­treiber sind diese Vibra­tionen zwar messbar, lassen sich aber nicht einfach abstellen. ebm-papst löst dieses Problem in seinen RadiPac Radi­al­ven­ti­la­toren mit einer auto­ma­ti­schen Reso­nan­zer­ken­nung, die die Auswir­kung von Vibra­tionen mini­miert.

Bild 4: Ist die seri­en­mä­ßige Reso­nan­zer­ken­nung akti­viert, werden Bereiche mit zu hohen Schwing­schnellen erkannt und „über­fahren“. (Bild | ebm-papst)

Dazu wird bei der Inbe­trieb­nahme ein Test-Hoch­lauf durch­ge­führt, bei dem die Vibra­ti­ons­höhe über den gesamten Dreh­zahl­ver­lauf aufge­zeichnet und analy­siert wird. Werden in bestimmten Berei­chen zu hohe Schwing­schnellen erkannt, stellt sich die Steu­er­soft­ware auto­ma­tisch so ein, dass diese Dreh­zahl­be­reiche zukünftig „über­fahren“ werden (Bild 4). So können EC-Radi­al­ven­ti­la­toren betrieben werden, ohne Schaden zu nehmen. Der Betreiber kann die Einstel­lungen der Soft­ware jeder­zeit manuell bear­beiten, hat also immer die volle Kontrolle.

Kommt es im Betrieb, beispiels­weise durch Verschmut­zung, zu einer Unwucht wird dies eben­falls detek­tiert und an geeig­neter Stelle ange­zeigt um entspre­chende Abhil­fe­maß­nahmen einzu­leiten. Der Betreiber kann die Einstel­lungen der Soft­ware jeder­zeit manuell bear­beiten, hat also immer die volle Kontrolle. Auch die Entwär­mung des Motors wurde opti­miert. Für zuver­läs­sige Kühlung sorgen sowohl die spezi­elle Gehäu­se­geo­me­trie (Bild 5) als auch ein zusätz­li­cher Lüfter, welcher die Elek­tronik im Betrieb aktiv kühlt.

Bild 5: Die spezi­elle Gehäu­se­geo­me­trie sorgt für eine zuver­läs­sige Kühlung der Leis­tungs­elek­tronik. (Bild | ebm-papst)

Plug-and-play-fähige Komplett­lö­sung

Bild 6: Die komplette Venti­la­tor­ein­heit (hier als Radi­al­ven­ti­lator RadiPac) benö­tigt weniger Platz, was Trans­port und Montage wesent­lich verein­fa­chen kann. Bei diesen Plug-and-play-fähigen, anschluss­fer­tigen Komplett­lö­sungen profi­tiert der Anwender zudem davon, dass Motor und Laufrad perfekt aufein­ander abge­stimmt sind. (Bild | ebm-papst)

Zudem über­zeugt der Motor aufgrund der Außen­läu­fer­bau­weise durch kompakte Abmes­sungen. Dadurch benö­tigt auch die gesamte Venti­la­to­ren­ein­heit weniger Platz, was Trans­port und Montage der Plug-and-play-Komplett­lö­sung wesent­lich verein­fa­chen kann. Ganz beson­ders schlägt das zu Buche, wenn ebm-papst die neuen Motoren mit rück­wärts­ge­krümmten Radi­al­rä­dern (Bild 6) kombi­niert. Diese sind direkt am außen­lie­genden Rotor befes­tigt; der Motor taucht ins Laufrad ein. Dadurch braucht der Venti­lator in axialer Rich­tung wenig Platz.

Selbst große RadiPac Radi­al­ven­ti­la­toren der Baugröße 800, die freib­la­send bis zu 40.000 m³/h Luft fördern und Maxi­mal­d­rücke von 2.300 Pa errei­chen, passen z.B. bei Retrofit-Projekten durch normale Türen und müssen nicht per Kran ange­lie­fert werden. Die Plug-and-play-Venti­la­tor­sys­teme kommen mit optimal aufein­ander abge­stimmter Motor-, Elek­tronik- und Venti­la­tor­technik als fertig montierte, kompakte Einheit auf der Baustelle an. Dies macht das Hand­ling und Inbe­trieb­nahme zum Kinder­spiel.

Die spezi­elle Schau­fel­geo­me­trie der RadiPac Baureihe redu­ziert die Strö­mungs­ver­luste dras­tisch. Die Einström­düse aus verzinktem Stahl­blech ist für ein perfektes Zusam­men­spiel mit dem neuen Laufrad ausge­legt. Die durch­dachte Lauf­rad­geo­me­trie redu­ziert aber nicht nur Strö­mungs­ver­luste, sondern auch die Geräusch­ent­wick­lung. Darüber hinaus über­zeugt die robuste mecha­ni­sche Ausle­gung des Lauf­rads durch ihre Lang­le­big­keit.