Energie-effiziente lüftungstechnische Anlagen - Energie.ch

Antriebssysteme für Ventilatoren
Höhere Wirkungsgrade zukünftiger Motoren sind
durch folgende Massnahmen denkbar:
– Reduktion der Statorwiderstände durch grössere
Kupferquerschnitte
– Reduktion der Eisenverluste im Stator durch
hochwertigere Magnetbleche mit höherem Aktivmaterialanteil
– bessere Kühlventilation
– bessere Lager- und Schmiervoraussetzungen.
Eine Reduktion der Rotorwiderstände über grössere
Querschnitte wird durch die damit einhergehende
Veränderung der Drehmomentcharakteristik
vereitelt.
Nicht erwähnt sind die am schwierigsten zu erfassenden
sogenannten Streuverluste, die mit 10 bis
20% der Gesamtverluste beteiligt sind und im
wesentlichen von Fertigungstoleranzen abhängen.
Neuheit auf dem Motormarkt
Im Frühjahr 1993 tauchte auf den Fachmessen für
den Leistungsbereich bis 5 kW ein neuentdecktes
Motorenkonzept auf: Der elektronisch kommutierte
(EC)-Motor. Es handelt sich um einen kollektorbzw.
bürstenlosen Gleichstrommotor (brushless
DC-motor) mit sehr gutem Wirkungsgrad auch bei
kleinen Leistungen.
Da noch wenige Daten in den bisher üblichen
Darstellungsarten verfügbar sind, wurden einige
typische Punkte in der Figur 6.9 eingetragen.
In den Publikationen wird die deutliche Wirkungsgradverbesserung
beim EC-Motor durch den Wegfall
der Schlupfverluste, der Erregerleistung und
der reduzierten Kupferverluste begründet.
EC-Motoren können sowohl als Innenläufer- wie
auch als Aussenläufermotoren gebaut werden.
Aussenläufer-EC-Motoren bieten wegen ihrer
kompakten Bauart günstige Voraussetzungen im
Ventilatorbau. Sie können direkt ins Laufrad integriert
werden. Damit kann die Forderung nach
Wegfall der Riemenantriebe in die Tat umgesetzt
werden.
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RAVEL
Allgemein gilt bei EC-Motoren mit Permanentmagneten,
d.h. konstantem Feld:
n prop. U
Bei EC-Motoren ist also die Drehzahl proportional
zur angelegten Spannung.
Das verfügbare Drehmoment ist beim EC-Motor
dem Motorstrom proportional:
M prop. I
Für die Bestimmung der Motorbaugrösse ist das
Drehmoment massgebend. Die Drehzahl ist durch
die Spannung gegeben und kann praktisch beliebig
gewählt werden.
6.2.3.5 Der Leistungsfaktor
Der Induktionsmotor entnimmt dem Netz nicht nur
Wirkleistung, welche in mechanische Arbeit umgewandelt
wird, sondern benötigt auch Blindleistung,
welche zur Erregung notwendig ist, mit der
aber keine eigentliche Arbeit verrichtet wird.
Der Blindleistungsbedarf beeinflusst aber die
Höhe des fliessenden Stromes und damit die Belastung
des installierten Netzes.
Figur 6.10
Wirkleistung P und Blindleistung Q [6.2]
Wirkleistung und Blindleistung, in Figur 6.10 durch
die Vektoren P und Q dargestellt, bestimmen die
Scheinleistung S. Das Verhältnis zwischen der in
kW gemessenen Wirkleistung und der als Produkt
aus Strom- und Spannungsmessung resultierenden,
in kVA angegebenen Scheinleistung, bezeichnet
man als Leistungsfaktor. Der Winkel zwischen
P und S heisst phi, der Verhältniswert ist somit der
Cosinus phi (cosϕ).