Elektronische Drehzahlregler
Für AC-Lüfter bieten elektronische oder variable Drehzahlregler eine stufenlose Drehzahlregelung. Um die Motorspannung zu reduzieren und die Drehzahl zu regeln, verwenden sie die Phasenanschnittsteuerung oder Triac-Technologie. Triac-Drehzahlregler können Motoren mit bis zu 10 A Motorstrom steuern. Da diese Technologie ausschließlich elektronische Bauteile verwendet, sind diese Drehzahlregler völlig geräuschlos.
TRIAC-Drehzahlregler reduzieren die Netzspannung, indem sie bestimmte Komponenten aus dem Netz entfernen. Die verbleibende Motorspannung zeigt eine unregelmäßige Sinuskurve. Die Mikroprozessorsteuerung ermöglicht die Optimierung der Nulldurchgangserkennung. Das ermöglicht eine präzisere Steuerung der Triacs, was zu einem ruhigen Motorbetrieb führt. Aufgrund der nicht sinusförmigen Form der Motorspannung können jedoch je nach Motortyp zusätzliche Motorgeräusche bei niedriger Drehzahl auftreten. Dieses Geräusch wird durch eine Erhöhung der minimalen Motorspannung verringert.
Was genau ist ein AC Motor?
AC Ventilatoren verwenden einen Asynchronmotor oder Wechselstrommotor. In industriellen Anwendungen und in der HLK-Branche sind Wechselstrommotoren die dominierende Motoren. Aufgrund der wachsenden Auswahl an drehzahlvariablen Antrieben und intelligenten Steuerungslösungen scheinen die Anwendungsmöglichkeiten unendlich zu sein. AC Motoren sind äußerst robust und sehr zuverlässig. Sie benötigen kaum Wartung und sind im Falle eines Defekts einfach zu reparieren. AC Motoren sind in der Industrie üblich und sind daher in einem breiten Leistungsbereich verfügbar.
Wechselstrommotoren haben normalerweise Käfigläufer. Der durch die Statorwicklungen fließende Wechselstrom erzeugt ein rotierendes Magnetfeld.
Dieses Statormagnetfeld induziert einen Strom in den Rotorwicklungen (Faradaysches Induktionsgesetz). Diese Ströme in den Rotorwicklungen erzeugen das Magnetfeld des Rotors. Die beiden Magnetfelder ziehen sich gegenseitig an, sodass der Rotor dem Magnetfeld des rotierenden Stators folgt.
Dieses Prinzip bewirkt, dass der Elektromotor rotiert.
Spannungssteuerbare Motoren
Spannungssteuerbare Motoren sind Wechselstrommotoren, deren Drehzahl durch Reduzierung der Spannung gesteuert werden kann. Wenn die Nennspannung anliegt, läuft der Motor mit hoher Drehzahl. Wenn die Motorspannung reduziert wird, wird der Motor entsprechend langsamer. Wenn die Motorspannung sinkt, sinkt auch das maximale Motordrehmoment. Solange der Motor noch stark genug ist, um die Last anzutreiben, kann die Motordrehzahl durch Verringern der Spannung geregelt werden. Beachten Sie, dass nicht alle Wechselstrommotoren spannungsgesteuert werden können. Häufig verwendete spannungssteuerbare Motortypen sind einphasige permanente Spaltkondensatormotoren oder einphasige Spaltpolmotoren.
Thermischer Schutz für Wechselstrommotoren
Ein Wechselstrommotor ist ein robustes Gerät mit einer langen Lebensdauer. Es gibt jedoch Risiken beim Betrieb eines Wechselstrommotors bei niedriger Drehzahl über einen längeren Zeitraum. Der Motor kühlt bei niedriger Drehzahl nicht so stark ab. Es besteht die Möglichkeit, dass die Motorwicklungen überhitzt werden, was die Isolierung beeinträchtigt. Es besteht die Möglichkeit, dass elektrische Fehler, Kurzschlüsse und letztendlich der Motor ausfällt. Der Schutz des Motors vor Überhitzung ist entscheidend, um einen Motorausfall zu verhindern. Zu diesem Zweck sind zahlreiche Wechselstrommotoren mit Thermokontakten (auch TK genannt) ausgestattet. Die Temperatur in den Motorwicklungen wird durch diese Thermokontakte gemessen. Die TK-Kontakte öffnen sich, wenn der Motor überhitzt ist.
Einige Drehzahlregler bieten durch ihre TK-Überwachungsfunktion einen zusätzlichen Schutz vor Überhitzung, der den Motor bei Überhitzung abschaltet, um Motorschäden zu verhindern. Der Alarmausgang wird gleichzeitig aktiviert, um ein Motorproblem anzuzeigen.
Warum ist es notwending, die Drehzahl zu regeln?
Ein Motor mit voller Drehzahl ist laut, verbraucht viel Energie, kostet Geld und verschlechtert die Wärmeverluste. Wenn wir die Ventilatordrehzahl verringern macht der Motor weniger Lärm und verbraucht weniger Energie, was die Betriebskosten des Lüftungssystems senkt. Das Ziel ist es, den Komfort der Bewohner zu verbessern. Warum sollten wir nicht einfach einen kleineren Motor kaufen? Wenn sich z.B. eine große Menschenmenge in einem Raum befindet, muss ein Motor voll ausgelastet sein. Wenn die Temperatur oder die relative Luftfeuchtigkeit im Raum zu stark von der Außentemperatur abweicht, muss der Motor auch schneller laufen. Mit anderen Worten: Die Motor- und Ventilatordrehzahlen müssen angepasst werden, um die Luftqualität im Innenraum zu kontrollieren.
Energieeinsparung - Ein weiterer Vorteil der Drehzahlregelung ist die Energieeinsparung. Würden wir die Drehzahl nicht regeln, sondern den Motor mit voller Drehzahl laufen lassen, wäre sicherlich eine ausreichende Frischluftzufuhr gewährleistet. Aber schon eine geringfügige Verringerung der Drehzahl hat einen großen Einfluss auf den Stromverbrauch des Ventilators. Ein typischer HVAC-Ventilator folgt einer quadratischen Drehmomentkurve. Je nach Motortyp entspricht eine Reduzierung des Luftvolumenstroms um 25 % einem um 50 % geringeren Energieverbrauch. Darüber hinaus führt ein geringerer Luftvolumenstrom auch zu einem leiseren Betrieb.
Längere Lebensdauer - Wenn der Luftvolumenstrom reduziert wird, halten Luftfilter länger. Das ist logisch, da das Risiko einer Verschmutzung der Filter steigt, je mehr Luft durch die Filter strömt. Ein reduzierter Luftvolumenstrom verlängert die Lebensdauer der mechanischen Komponenten des Ventilators. Durch diese verlängerten Wartungsintervalle werden die Betriebs- und Gesamtkosten über die Lebensdauer reduziert.
Minimierung von Wärmeverlusten – Abgezogene warme Raumluft wird in kälteren und gemäßigten Klimazonen durch frische Luft ersetzt, die viel kälter sein kann. Das bedeutet, dass wir mehr Energie für die Heizung beim Lüften aufwenden müssen. Um diese Wärmeverluste zu reduzieren, verfügen moderne Lüftungsanlagen über einen Wärmetauscher. Trotzdem kann die Reduzierung der Drehzahl zusätzliche Energie sparen. Durch Messungen der Luftqualität im Innenraum kann die Drehzahl kontinuierlich optimiert werden, während die Luftqualität gewährleistet ist.