FH D - Frank Kameier - Fachhochschule Düsseldorf

Liegt bei einem Ventilator eine Druckerhöhung von > 3000 Pa vor, so muss die Kompressibilität
des Mediums berücksichtigt werden, indem zumindest eine mittlere Dichte zwischen Eintritt und
Austritt berechnet wird:
2 2
2(
p A − pE
) c A − c E
Y ≈ +
[ m
ρ A + ρE
2
2 /s 2 ].
Handelt es sich um eine thermische Strömungsmaschine, so ist die spezifische Arbeit aus der
Temperaturänderung entlang der Strömungsmaschine zu ermitteln:
2 2
c A − cE
Y = cP
⋅ ( TA
− TE
) +
[ m
2
2 /s 2 ].
Aus der spezifischen Förderarbeit lässt sich eine Druckerhöhung oder Totaldruckerhöhung Δpt
zum Beispiel unter Berücksichtigung einer mittleren Dichte ρ zurück rechnen:
Δpt = ρ ⋅ Y [ N/m² ] mit ρ = ( ρ + ρ ) / 2 .
2.3 Bestimmung der aerodynamischen Leistung (Nutzleistung)
Die Nutzleistung berechnet sich gemäß
Paero = m&
⋅ Y [ Nm/s ≡ W ] ,
für eine inkompressible Strömung erhält man entsprechend
P =
V⋅
Δp
aero
ggf. kann bei geringem Kompressibilitätseinfluss mit einem mittleren Volumenstrom
& = V&
+ V&
/ gerechnet werden.
( ) 2
V A E
.
t
2.4 Leistungsbestimmung des Ventilators
A
stroemungstechnik_II_v4_ss2005_270605.doc 4
Kameier
E
Die an die Strömungsmaschine abgegebene mechanische Leistung wird über eine elektrische
Leistungsmessung des Antriebsmotors ermittelt. Die effektive Leistung des Motors PeM ist gleich
der mechanischen oder der inneren Leistung des Ventilators PiV, da das Laufrad direkt auf der
Motorwelle sitzt. Die Leistung Pel wird mit Hilfe eines AC Leistungsanalysators gemessen und
nach dem sogenannten Einzelverlustverfahren nach VDE 0530 ausgewertet. Die wichtigsten
Formeln der VDE 0530 werden wie folgt benötigt:
Pel. = P1 und PeM = P2
PeM = PiV = Pel - ∑ Verluste oder P2 = P1 - Σ Pv
PeM = Pel - [ PFe+Rbg + Pcu1 + Pcu2 + Pz ]
mit den Eisen- und Reibungsverlustleistungen PFe+Rbg. Sie sind lastunabhängig und nur spannungsabhängig
PFe+Rbg=f ( U 2 ). Durch einen sogenannten Leerlaufversuch werden sie ermittelt:
Pe = P2 = 0 ; Pel;0 = P1,0 = PFe+Rbg + Pcu1;0 + 0 + 0 ; PFe+Rbg = Pel;0 - Pcu1;0
PFe+Rbg = 321,9 W ( durch Vorversuche ermittelt ) ,
mit der Kupferverlust- oder Stromwärmeverlustleistung im Stator Pcu1. Sie wird bestimmt aus dem
Phasenstrom und Phasenwiderstand. Nach dem Ohmschen Gesetz gilt U = I⋅ R und für die
Verlustleistung gilt somit Pv = U⋅ I = I 2 ⋅ R . Für 3 Phasen ergibt sich also die Verlustleistung
Pv = 3⋅ IL 2 ⋅ Rϕ
mit dem gemessener Leiterstrom IL und einem mittleren Phasenwiderstand Rϕ von 2,8 Ω.