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EC-Ventilatoren – Die technologische Zukunft

Vor weniger als 10 Jahren war die EC-Technologie noch eine Neuheit in der Branche und es war nicht ganz klar, ob sie die Zukunft oder nur eine vorübergehende Kuriosität war.

Heute ist die Technologie der elektronisch kommutierten Motoren (EC-Motoren) ein fester Bestandteil der HLK-Industrie und darüber hinaus. Diese Motortypen kommen bereits in allen Ventilatormodellen und -größen zum Einsatz. Hersteller und Kunden haben sich längst von den Vorteilen der EC-Ventilatoren überzeugt, weshalb es heutzutage praktisch keine Lüftungsgeräte mit AC-Ventilatoren mehr auf dem Markt gibt. Auch bei anderen Produkten wie Rekuperatoren, Wärmepumpen, Filteranlagen, Luftbefeuchtern, Türvorhängen usw. sind EC-Ventilatoren die bevorzugte Wahl der Hersteller.

Die Konstruktion des EC-Motors

Der EC-Motor kombiniert die Vorteile von AC- und DC-Motoren und vereint so die besten Eigenschaften beider Technologien. Es handelt sich um einen elektronisch kommutierten Motor, der zwar mit Wechselstrom (AC) betrieben wird, aber von seiner Funktionsweise her einem Gleichstrommotor (DC) ähnelt. Dies ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, weshalb die Bezeichnung BLDC (Englisch: BLDC – Brushless DC Electric Motor) verwendet wird. EC-Motoren nutzen Dauermagnete und Wicklungen, um Magnetfelder zu erzeugen, ähnlich wie bei klassischen Gleichstrommotoren mit Bürsten. Wie der Name bereits andeutet, erfolgt die Kommutierung jedoch auf elektronischem Wege. Ermöglicht wird dies durch die im Motorgehäuse eingebaute Elektronik, die einen Gleichrichter enthält, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Der integrierte Regler leitet dann die richtige Strommenge in die richtige Richtung und zum richtigen Zeitpunkt durch jede der Wicklungen. Dadurch entstehen Magnetpole im Stator, die mit den Dauermagneten im Rotor zusammenwirken.

Vorteile von EC-Motoren

Die EC-Technologie stellt eine intelligente und fortschrittliche Steuerungstechnologie für Elektromotoren dar. Die integrierte, miniaturisierte elektronische Steuerung eliminiert Verluste durch Motorschlupf und sorgt dafür, dass der Motor stets im optimalen Drehzahlbereich arbeitet. Im Vergleich zu herkömmlichen Motoren gibt es beim Betrieb eines elektronisch kommutierten Motors keine Kupfer- oder Eisenverluste, was zu einem Wirkungsgrad von bis zu 90 % führt. Besonders wichtig ist, dass auch bei variabler Drehzahlregelung ein hoher Wirkungsgrad aufrechterhalten wird. Die Drehzahl kann auf bis zu 20 % der maximalen Drehzahl reduziert werden, wobei der Wirkungsgrad bei etwa 85 % bleibt. Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad eines traditionellen Motors liegt lediglich zwischen 15 und maximal 50 %. Ein weiterer Vorteil von EC-Motoren ist, dass sie keine Störungen im Stromnetz verursachen, da die Elektronik EMV-Filter, Netzfilter und einen integrierten Motorschutz umfasst. Bei AC-Ventilatoren waren zusätzliche Filter erforderlich, um Störungen bei anderen Geräten zu vermeiden.

EC-Ventilatorsteuerung

Dank der eingebauten Elektronik ist es auch möglich, die Geschwindigkeit im gesamten Bereich stufenlos zu regeln, indem einfache Regler oder Sensoren Signale wie 0-10V, PWM oder 4-20mA erzeugen. Diese Lösung macht externe Regler überflüssig, die oft negative Auswirkungen auf die Wicklung des Motors haben und dessen Lebensdauer verkürzen können. Es stehen Steuerungsmethoden in offenen und geschlossenen Schleifen zur Verfügung, die je nach Bedarf eingesetzt werden können. Ventilatoren mit elektronisch kommutierten EC-Motoren können Temperatur, Druck oder jeden anderen, für die Messung ausgewählten Parameter steuern. Eine konstante Druckregelung ist besonders nützlich für Kanalanwendungen, während eine konstante Luftstromregelung ideal für Lüftungsanwendungen geeignet ist. Alternativ kann ein Potentiometer angeschlossen werden, um eine manuelle Form der variablen Drehzahlregelung zu ermöglichen.

Vorteile der EC-Ventilatoren

Der bereits erwähnte hohe Wirkungsgrad, die geringe Wärmeabgabe und die begrenzten Verluste sorgen für eine lange Lebensdauer des Motors bei minimalem Überhitzungsrisiko. Außerdem sind die Ventilatoren sehr energieeffizient, und das ist heutzutage sehr wichtig, denn weniger Energieverbrauch bedeutet eine geringere Emission des CO2 in die Atmosphäre und natürlich kleinere Betriebskosten. Ein weiterer Vorteil ist die kompakte Konstruktion und die geringen Abmessungen im Vergleich zu AC-Motoren mit ähnlicher Leistung. Das bedeutet, dass die Geräte, in denen dieser Ventilatortyp eingesetzt werden soll, kleiner und kompakter sein können.

EC-Ventilatoren bedeuten auch eine bessere Arbeitskultur in akustischer Hinsicht. Allein ihre Konstruktion führt zu einem wesentlich niedrigeren Geräuschpegel im Vergleich zu Wechselstrommotoren. Darüber hinaus kann die stufenlose Einstellung die Geräuschentwicklung weiter reduzieren und die Lüftergeschwindigkeit an den aktuellen Bedarf anpassen. Ventilatoren mit EC-Motoren bieten zudem unbegrenzte Möglichkeiten zur Steuerung, Regelung und Überwachung der Betriebsparameter. Das eingebaute Steuersystem ermöglicht die Messung der Geschwindigkeit mit Hilfe von Potentiometern oder verschiedenen Sensoren. Es ist auch möglich, die Software des Lüftereglers zu ändern, um die Betriebsparameter an die Bedürfnisse des Geräts anzupassen.

Die Liste der Vorteile von EC-Ventilatoren ist lang, was sie zweifellos zur besten Wahl für den Einsatz in der HLK-Industrie in der nahen Zukunft macht.

Vorteile der EC-Ventilatoren:

  • Hoher Wirkungsgrad
  • Energieeffizienz über den gesamten Drehzahlregelbereich
  • Kompakte Bauweise
  • Ruhiger Betrieb
  • Stufenlos einstellbare Leistung
  • Zuverlässigkeit und hohe Lebensdauer
  • Einfache Steuerung durch Regler und Sensoren mit 0-10V/PWM-Signal
  • Vollständige Kontrolle der Betriebsparameter möglich.

Autor: Grzegorz Perestaj, Regional Sales Director, AFL MOTORS