Allgemeines über EC Ventilatoren

Was bedeutet überhaupt EC-Motor?

EC-Technik (electronically commutated motor bezw. auf Deutsch elektronisch kommutiert) ist eine neuere intelligente Technik! Sie beruht auf der optimalen Auslastung der Ventilatoren Motoren durch eine integrierte Regelelektronik und wird heute vor allem bei Filter Fan Unit’s (FFU) und Wohnungslüftungs-Geräten (Link Produkte/Lüftungsgerät/Schachtgerät) sowie Schulzimmerlüftungen (Link Produkte/Lüftungsgerät/Schulzimmergerät) und dezentralen Bürolüftungsgeräten (Link Produkte/Lüftungsgerät/Grossraum Bürogerät) eingesetzt.

Was können EC Ventilatoren?

EC-Ventilatoren zeichnen sich durch ihren optimalen Umgang mit Energie und ihre stufenlose Regelbarkeit aus. Optimaler Weise wird die stufenlose Regelbarkeit mit CO2 Sensoren kombiniert. Der Anwendungsbereich ist idealerweise mit kleinen bis mittleren Luftmengen in den Gebieten Schulen (Link Anwendungsgebiete /Schulen), Wohnungsbau (Link Anwendungsgebiete /Wohnungsbau) und bei dezentralen Bürolüftungen (Link Anwendungsgebiete / Büro, Verwaltung).

Angetrieben vom dazugehörigen Motor besitzen EC-Ventilatoren eine integrierte elektronische Regelung (Kommutierungseinheit), die sich stets auf den optimalen Betrieb einstellt. Konstruktionsbedingt laufen diese Motoren synchron, haben keinen Schlupf und damit auch keine Schlupfverluste. Dadurch ist der Anteil der wirksam genutzten Energie im Vergleich zu AC-Motoren um ein Vielfaches höher. EC-Motoren lassen sich durch die integrierte Steuerungselektronik stufenlos in der Drehzahl den Lüftungsanforderungen anpassen und arbeiten mit hohen Wirkungsgraden. Daher verbrauchen sie bei gleicher Luftleistung deutlich weniger Energie als die gebräuchlichen AC-Ventilator Antriebe. Dieses Verhalten ist auch im Teillastbetrieb gegeben. Sie verlieren im Teillastbereich weit weniger Wirkungsgrad als Asynchronmotoren. Ein weiterer Vorteil speziell bei der Comfort– (Link Anwendungsgebiete /Wohnungsbau) und Schullüftung (Link Anwendungsgebiete /Schulen), ist die geringere Geräuschentwicklung der Ventilatoren, dadurch können weniger Schalldämpfer (Link Produkte/Schalldämpfer) eingesetzt werden. Es sind Energieeinsparungen bei den Ventilatoren von bis zu 50 % möglich. Normalerweise bewegt sich das Einsparungs Potential bei den Lüftern jedoch bei 20-30%.

Durch die höheren Herstellungskosten findet der Einsatz der EC-Ventilatoren heute vor allem bei Wohnungslüftung– (Link Produkte/Lüftungsgerät/Schachtgerät) und Schulzimmerlüftungsgeräten (Link Produkte/Lüftungsgerät/Schulzimmergerät) statt, der Einsatz bei Rohrventilatoren, Kanalventilatoren und Dachventilatoren ist momentan noch nicht Wirtschaftlich.

Funktionsprinzip der EC Ventilatoren

Es handelt sich um einen kollektorlosen Gleichstrommotor. Dieser ist als Aussenläufermotor aufgebaut. Das heisst, bei dem Motor wird das Magnetfeld durch einen ringförmigen Permanentmagneten im Rotor erzeugt. Das Statorblechpaket mit den Spulen ist anders als beim herkömmlichen Kollektormotor fest mit dem Lagerdeckel des Motors verbunden und dreht sich nicht. Die Winkelstellung des Permanentmagneten im Rotor wird über drei Hall-Sensoren erfasst und von einer, im Motor integrierten, Elektronik ausgewertet. Anhand der Winkelstellung des Rotors und der gewünschten Drehrichtung werden von der Elektronik die entsprechenden Spulen bestromt um das erforderliche Drehmoment zu erzeugen. Der gesamte Vorgang erfolgt ohne Verschleiss und Funkenbildung. Hierdurch und durch spezielle Bauelemente der Elektronik werden hervorragende EMV-Messwerte erreicht. Da durch die Kommutierung kein Verschleiss auftritt, bleibt nur noch das Lager als Verschleissteil. Diese ist bei unseren Motor durch zwei axial vorgespannte Kugellager mit Lebensdauerschmierung ausgeführt. Hierdurch wird eine hohe Standzeit des KWL (Link Anwendungsgebiete /Wohnungsbau) Gerät Motor erreicht.

Folgende Vorteile ergeben sich für die Ventilator Motoren:

Lebensdauer der EC Ventilatoren

Kollektormotoren schalten ihre Wicklungsspulen über den auf der Ankerwelle mitlaufenden Kollektor und den im Gehäuse feststehenden Kohlebürsten entsprechend der Winkelstellung des Ankers um. Dies erfolgt, abhängig von der Anzahl der Polzahl des Motors, meist 12 / U min. Dies ist ein rein mechanischer Vorgang und mit Verschleiss verbunden. Kollektormotoren haben aus den genannten Gründen daher eine durch die Kohlebürsten begrenzte Standzeit von ca. 3000-6000 Stunden. Beim EC-Motor entsteht durch die Kommutierung keinerlei Verschleiss. Die Standzeit des Motors wird nur noch durch das Lager bestimmt. Bisherige Erfahrungen ergaben hierbei Ergebnisse von >40.000 Stunden beim Einsatz in Lüftungsgeräten (link/produkte/Lüftungsgeräte).

EMV-Störungen durch EC Ventilatoren

Kollektormotoren senden bauartbedingt relativ starke Störungen aus. Dies ist durch die Funktionsweise des Kollektors bedingt, welcher wie ein mechanischer Schalter arbeitet. Verstärkt durch die Induktion der einzelnen Spulen entsteht bei jeder Umschaltung aufgrund der hohen Spannungen ein kräftiger Funke. Diese Störung lässt sich zwar durch eine Kapselung dämpfen, ist aber funktionsbedingt immer vorhanden. Bei dem EC-Motor kommt es durch die elektronische Schaltung auf keinen Fall zu Funkenbildungen. Bei der eingesetzten Elektronik wird auch die Induktionsspannung der abgeschalteten Spulen begrenzt und verhindert damit die Störungen auf das Gebäude. Zusätzlich werden am Netzeingang des Motors alle möglichen Störungen für die Elektronik abgefangen um zu verhindern, das externe Störungen zu einer Störung der Elektronik und damit wieder zu einer Störung des Ventilators führt.

Geräuschentwicklung durch EC Ventilatoren

Kollektormotoren haben immer eine bestimmte Geräuschentwicklung durch den Kollektor. Die Kohlebürsten schleifen zwangsläufig immer auf dem in einzelne Segmente unterteiltem Kollektor, besonders im Reversierbetrieb kommt es zwangsläufig zu einem „Springen“ der Kohlebürsten mit der entsprechenden Geräuschkulisse. Bei den verfügbaren Geräten dieser Bauart kommt es zusätzlich noch zu einer höheren Geräuschentwicklung da alle eingesetzten Motoren und Laufräder aus Anwendungen kommen, bei denen erst bei höheren Drehzahlen, Drücken und Luftleistungen die optimalen Ergebnisse erreicht werden. Der EC-Motor hat – auch im Reversierbetrieb – keinerlei Bürstengeräusche. Er läuft, bis auf die Geräusche durch die Luftförderung, fast geräuschlos. Im Endergebnis ist der EC-Motor beim Einsatz bei Wohnungslüftung– (Link Produkte/Lüftungsgerät/Schachtgerät) und Schulzimmerlüftungsgeräten (Link Produkte/Lüftungsgerät/Schulzimmergerät) immer leiser als der vergleichbare Kollektormotor, einmal durch die fehlenden Kollektorgeräusche, und zusätzlich durch die drehzahlbedingt geringeren Laufradgeräusche. Diese werden zusätzlich, aufgrund der tieferen Frequenzen, vom Beobachter als geringer empfunden.

Leistungsaufnahme und Luftleistung bei EC Ventilatoren

Herkömmliche Kollektormotoren müssen aufgrund ihrer Auslegung meistens gedrosselt betrieben werden – mit den entsprechenden Verlusten – um in diesem Bereich überhaupt eingesetzt werden zu können. Der EC-Motor ist speziell auf den geforderten Leistungsbereich konstruiert worden. Zusätzlich konnte die Leistungsaufnahme des EC-Motors aufgrund der eingesetzten Bauelemente sehr gering gehalten werden, da durch die Elektronik nur eine sehr geringe Verlustleistung entsteht. In Verbindung mit der eingesetzten Flügelgeometrie liefert der Ventilator einen sehr guten Wirkungsgrad (Luftleistung/Aufgenommene Leistung), welche von den angepassten Ventilatoren nicht erreicht wird. Da beim Einsatz in den Anwendungsgebieten Wohnungsbau (Link Anwendungsgebiete /Wohnungsbau) und Schulen (Link Anwendungsgebiete /Schulen), variable Luftmengen erstrebenswert sind ist diese Regelbarkeit sehr zu begrüssen.