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Ein durchgebrannter Elektromotor an einem Axialventilator wird durch einen Antrieb mit gleicher Leistung, gleicher Polzahl, gleichem Wellendurchmesser und gleicher Wellenlänge ersetzt, der für dieselbe Einbaulage geeignet ist. Was den Axialventilator von anderen Ventilatoren unterscheidet: Das Lüfterrad sitzt häufig direkt auf der Motorwelle. Dann tragen die Lager des Elektromotors das Gewicht des Lüfterrads, die Schwingungen aus seiner Unwucht und die Axialkraft, die beim Fördern der Luft entsteht. Beim Austausch müssen daher neben Leistung und Drehzahl auch Wellenende, Lagerbelastung und die Lage des Antriebs im Luftstrom geprüft werden.
Wo sitzt der Elektromotor beim Axialventilator?
Bei Axialventilatoren strömt die Luft in Richtung der Wellenachse. Bei Rohr-Axialventilatoren steht der Elektromotor in der Mitte des Rohrs auf Füßen oder einem Motorbock, und das Lüfterrad sitzt direkt auf der Motorwelle. Bei Wandventilatoren ist der Antrieb über Flansch oder Füße an einem Gitter oder Rahmen befestigt. Bei großen Kühl- und Lüftungsventilatoren sitzt das Lüfterrad dagegen auf einer eigenen gelagerten Welle, und der Elektromotor ist über Riemen angebunden.
Bestimmen Sie vor dem Austausch, welche Anordnung Ihr Ventilator hat, denn davon hängt ab, wo die Last angreift:
- Lüfterrad auf der Motorwelle (Direktantrieb): Gewicht des Lüfterrads, Wuchtfehler und Axialschub wirken auf die Lager des Elektromotors. Diese Anordnung erfordert die sorgfältigste Prüfung.
- Lüfterrad auf separat gelagerter Welle, mit Riementrieb: Die Last des Lüfterrads tragen die Lager des Ventilators; der Elektromotor nimmt die Radialkraft aus der Riemenspannung auf.
Wie wirkt sich die Last des Lüfterrads auf das Motorlager aus?
Ein direkt auf der Motorwelle sitzendes Lüfterrad belastet die Lager des Elektromotors auf dreierlei Weise:
- Gewicht: Bei horizontaler Welle wirkt das Lüfterrad wie eine am Wellenende hängende Masse und belastet das antriebsseitige Lager radial. Je schwerer das Lüfterrad und je weiter es vom Wellenansatz entfernt ist, desto größer die Last.
- Axialschub: Beim Fördern der Luft zieht oder drückt eine gleich große Reaktionskraft die Welle in die Gegenrichtung. Diese Kraft wächst mit Schaufelwinkel und Druck. Bei vertikalen Ventilatoren kommt das Gewicht des Lüfterrads hinzu.
- Unwucht: Staubablagerungen auf den Schaufeln, ein fehlendes Wuchtgewicht oder eine beschädigte Schaufel erzeugen eine mit jeder Umdrehung wiederkehrende Schwingkraft. Diese Kraft nimmt mit der Drehzahl rasch zu.
Die Lager eines Standard-Elektromotors sind für eine bestimmte Radial- und Axiallast ausgelegt. Entspricht das Lüfterrad der Größe, die der Ventilatorhersteller für diese Baugröße vorsieht, trägt der Standardantrieb diese Last. Wurde das Lüfterrad jedoch vergrößert, auf ein schweres Metall-Lüfterrad umgestellt oder hatte der Altmotor herstellerspezifisch verstärkte Lager, kann sich die Lagerlebensdauer eines Standard-Elektromotors verkürzen. In einem solchen Fall kann ein Sonderantrieb erforderlich sein, der eventuell außerhalb der Standardreihe im Katalog 2026 von HEM Motor liegt; fragen Sie uns mit Typenschild und Anwendungsdaten an.
Checkliste für den Austausch
| Prüfpunkt | Warum wichtig? |
|---|---|
| Leistung und Polzahl | Das Lüfterrad ist auf eine bestimmte Drehzahl ausgelegt; ändert sich die Polzahl, ändern sich Volumenstrom und Leistungsbedarf gemeinsam |
| Wellendurchmesser, Wellenlänge und Passfeder | Die Nabe des Lüfterrads muss exakt auf die Welle passen; bei anderer Wellenlänge verschiebt sich die Position des Lüfterrads im Rohr |
| Bauform und Einbaulage | Fuß-, Flansch- oder vertikaler Betrieb (Welle oben/unten) muss bei der Bestellung des Elektromotors angegeben werden |
| Drehrichtung | Ein falsch drehender Axialventilator fördert die Luft in die Gegenrichtung oder nur sehr schwach |
| Kühlart des Elektromotors | Ein Elektromotor mit Eigenlüfter (IC411) ist nicht dasselbe wie ein Antrieb ohne Eigenlüfter, der vom Luftstrom gekühlt wird |
| Klemmenkasten und Kabeleinführung | Im Rohr ist der Platz für die Kabelführung begrenzt; die Einführungsrichtung sollte der des Altmotors entsprechen |
Vorsicht bei Elektromotoren ohne Eigenlüfter
Bei manchen Rohrventilatoren hat der Elektromotor keinen eigenen Kühllüfter; er steht im vom Lüfterrad geförderten Luftstrom und wird durch diesen gekühlt. Ein solcher Antrieb ist nicht gleichwertig mit einem Standard-Elektromotor mit Eigenlüfter. Wird ein Standardantrieb in diese Anordnung eingebaut, beanspruchen Kühllüfter und Lüfterhaube zusätzlichen Platz im Rohr; außerdem ändert sich die Kühlung, wenn der Luftstrom ausfällt oder das Rohr verstopft. Hat Ihr Altmotor auf der Rückseite keine Lüfterhaube, geben Sie das bei der Bestellung unbedingt an. Die Kühlarten von Elektromotoren erläutert unser Beitrag zu den Kühlarten.
Warum wird die Drehzahl nicht geändert?
Das Lüfterrad eines Axialventilators ist über Schaufelwinkel und Durchmesser so ausgelegt, dass es bei einer bestimmten Drehzahl eine bestimmte Luftmenge fördert. Nach den Näherungsgesetzen für Ventilatoren ändert sich der Volumenstrom mit der Drehzahl, der Druck mit dem Quadrat und die Wellenleistung mit der dritten Potenz der Drehzahl. Wird zum Beispiel ein 6-poliger Ventilator (etwa 960 U/min) mit einem 4-poligen Elektromotor (etwa 1450 U/min) ausgerüstet, steigt die Drehzahl um rund 50 %, und der Leistungsbedarf erhöht sich etwa auf das 3,4-Fache. Ein Antrieb gleicher Leistung kann diese Last nicht bewältigen; zudem ist das Lüfterrad unter Umständen nicht für diese Umfangsgeschwindigkeit geeignet.
Auch der umgekehrte Fall ist problematisch: Sinkt die Drehzahl, lüftet der Ventilator nicht ausreichend. Deshalb bleibt die Polzahl des Altmotors erhalten. Soll die Luftmenge angepasst werden, wird der Schaufelwinkel nach Anleitung des Ventilatorherstellers geändert oder ein Frequenzumrichter eingesetzt. Unsere Drehstromreihen sind für die Drehzahlregelung am Frequenzumrichter geeignet. Bei längerem Betrieb mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment kann ein Fremdlüfter erforderlich sein; bei langer Leitung zwischen Umrichter und Elektromotor wird ein du/dt- oder Sinusfilter geprüft. Diese Bedingungen werden bei der Bestellung angegeben. Da bei Ventilatoren mit sinkender Drehzahl auch der Drehmomentbedarf sinkt, tritt dieser Fall hier seltener auf.
