Elektromotor für Plug Fans (freilaufende Radialventilatoren)

Ein Plug Fan (freilaufendes Radialrad) ist ein Radiallaufrad ohne Spiralgehäuse, das in eine leere Kammer (Plenum) eines Lüftungsgeräts, einer Klimazentrale oder einer Lüftungskabine eingebaut wird. Da das Laufrad direkt auf der Motorwelle sitzt, liefert der Motor in dieser Anordnung nicht nur die Leistung, sondern trägt auch das Laufrad und bestimmt die Drehzahl. Eine Übersicht über die Ventilatorarten finden Sie auf der Seite Motoren für Ventilatoren und Absauganlagen; hier geht es nur um die besonderen Bedingungen für den Motor, der einen Plug Fan antreibt.

Laufrad ohne Gehäuse: die Lasten am Elektromotor

Bei einem Ventilator mit Spiralgehäuse wird die Luft im spiralförmigen Gehäuse um das Laufrad gesammelt und tritt an einer einzigen Öffnung aus. Beim Plug Fan fehlt dieses Gehäuse: Das Laufrad saugt die Luft über die Einströmdüse an und schleudert sie rundum in die Kammer, die wie ein Druckraum wirkt. Für den Gerätekonstrukteur bedeutet das, dass er den Kanalanschluss in die gewünschte Richtung legen und das Gehäuse kürzer bauen kann.

Auf der Motorseite kommen dagegen drei Lasten zusammen. Die erste ist das Drehmoment, das das Laufrad für die Luftförderung benötigt. Die zweite ist das Gewicht des Laufrads: Da es am Wellenende hängt, trägt das vordere Lager des Elektromotors eine dauerhafte Radialkraft. Die dritte ist die Massenträgheit; ein großes Plug-Fan-Laufrad mit rückwärts gekrümmten Schaufeln belastet den Motor beim Hochlauf eine spürbare Zeit lang. Deshalb sind Durchmesser und Gewicht des Laufrads bei der Motorauswahl ebenso wichtig wie der kW-Wert und müssen unbedingt beim Ventilatorhersteller angefragt werden.

Die Drehzahl bestimmt der Umrichter, nicht die Riemenscheibe

Bei einem riemengetriebenen Kastenventilator wird der Betriebspunkt durch einen Wechsel der Riemenscheibe eingestellt. Beim Plug Fan gibt es keine Riemenscheibe, daher dreht das Laufrad mit derselben Drehzahl wie der Motor; am 50-Hz-Netz hängt diese von der Polzahl ab. So dreht etwa unser 4-poliges Modell 112M-4 unter Last mit 1450 U/min, unser 2-poliges Modell 100L-2 mit 2895 U/min. Die vom Entwurf geforderte Laufraddrehzahl liegt meist irgendwo zwischen diesen beiden Werten.

Deshalb werden Plug Fans fast immer mit Frequenzumrichter betrieben: Bei der Inbetriebnahme wird der gewünschte Volumenstrom über die Umrichterfrequenz eingestellt, im Betrieb wird die Drehzahl nachgeführt, wenn der Filter verschmutzt oder sich der Bedarf des Gebäudes ändert. Bei der Motorauswahl ist die Wellenleistung bei der höchsten Frequenz des Umrichters maßgebend; da die Ventilatorleistung mit der Drehzahl stark steigt, können schon einige hundert Umdrehungen über der Auslegungsdrehzahl den Motor über seinen Typenschildwert bringen. Soll über 50 Hz gefahren werden, sind dieser Umstand und die höchste Frequenz bei der Bestellung eindeutig anzugeben.

Unsere Drehstrommotoren können am Umrichter betrieben werden. Lange Betriebszeiten mit vollem Drehmoment bei niedriger Frequenz kommen beim Plug Fan zwar selten vor; ist ein solcher Betrieb jedoch geplant, kann ein separat gespeister Fremdlüfter nötig sein. Sitzt der Umrichter in einem Schaltschrank außerhalb des Geräts und ist das Kabel lang, ist auf der Motorseite ein dU/dt- oder Sinusfilter zu erwägen. Details auf der Seite umrichtertaugliche Elektromotoren.

Einbauort des Elektromotors im Gerät und Anschlussart

Beim Plug Fan steht der Motor auf einer Konsole oder einem Rahmen gegenüber der Ansaugseite, mitten im geförderten Luftstrom. Die Luft im Lüftungsgerät ist meist gefiltert und gemäßigt und damit günstig für die Motorkühlung; bei einem Ventilator direkt hinter dem Heizregister steigt jedoch die Lufttemperatur, nach dem Befeuchter die Feuchte. Temperatur- und Feuchtebereich der Luft am Motor sollten bei der Bestellung angegeben werden.

Angeschlossen wird meist ein Fußmotor (B3), der auf den Rahmen geschraubt wird, oder ein Flanschmotor (B5, B35), der auf die Ventilatorkonsole gesetzt wird. Welche Ausführung für welche Baugröße erhältlich ist, steht auf der Seite Bauformen; Flansch- und Wellenmaß werden bei jeder Bestellung bestätigt. In Geräten, deren Rahmen auf Schwingungsdämpfern steht, erleichtert es die Arbeit, wenn das Motorkabel über ein flexibles Stück angeschlossen wird, der Klemmenkasten zur Wartungstür zeigt und das Kabel über eine abgedichtete Verschraubung durch die Gehäusewand geführt wird.

Fan Wall: viele kleine statt eines großen Elektromotors

In Lüftungsgeräten mit großem Volumenstrom können statt eines großen Plug Fans mehrere kleine Ventilatoren nebeneinander eingesetzt werden; diese Anordnung heißt Fan Wall (Fan Array). Für die Motoren bedeutet das: Fällt ein Ventilator aus, laufen die anderen schneller und gleichen einen Teil des Fehlbetrags aus. Daher muss jeder Motor im Normalbetrieb unterhalb seiner Typenschildleistung arbeiten, im Redundanzfall aber höher gehen können.

In einer Fan Wall werden die Motoren meist als identisches Modell gewählt, was die Ersatzteilhaltung erleichtert. Ob jeder Motor einen eigenen Umrichter hat oder alle von einem gemeinsamen Umrichter gespeist werden, verändert Schutzkonzept und Verkabelung; diese Information sollte im Angebotsstadium mitgeteilt werden. Bei Fan Walls mit kleinen Laufrädern wird die Aluminiumbaureihe wegen ihres geringen Eigengewichts häufig bevorzugt.

Beispielmotoren für Plug-Fan-Anwendungen

Die Modelle in der Tabelle sind Beispiele; die endgültige Auswahl richtet sich nach dem tatsächlichen Leistungsbedarf des Laufrads, dem gewünschten Drehzahlbereich, der Einbausituation und den Betriebsbedingungen im Gerät.

Wartung: Wuchtung, Lager und Filterüberwachung

Da das Laufrad direkt auf der Welle sitzt, wirkt jede Unwucht unmittelbar auf das Motorlager. Staub oder Schmutz auf dem Laufrad stört die Wuchtung; regelmäßige Reinigung und eine erneute Wuchtprüfung nach Aus- und Einbau des Laufrads schützen die Lagerlebensdauer. Dem gleichen Zweck dienen eine saubere Sitzfläche der Laufradnabe auf der Welle und eine saubere Passfederverbindung.

Mit zunehmender Filterverschmutzung steigt der Anlagenwiderstand; beim Plug Fan mit Umrichter erhöht die Regelung die Drehzahl, um den Volumenstrom zu halten, und die Motorlast steigt entsprechend. Es ist daher eine gute Gewohnheit, den Motorstrom vor und nach dem Filterwechsel zu notieren. PTC- oder PT100-Fühler zur Überwachung der Wicklungstemperatur und, falls das Gerät lange abgeschaltet bleibt, eine Stillstandsheizung können als Bestelloption ergänzt werden.

Erforderliche Angaben für ein Angebot

Für einen Plug-Fan-Motor nennen Sie uns bitte: Maschinen- und Ventilatortyp (Lüftungsgerät, Kabine, Fan Wall), erforderliche Leistung, minimale und maximale Laufraddrehzahl, Netzspannung und Umrichtereinsatz, Bauform (Fuß oder Flansch) sowie die Stückzahl. Wenn Sie einen vorhandenen Motor ersetzen, ist ein Foto des Typenschilds ein guter Ausgangspunkt.

Alle Modelle und aktuellen Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Unsere WhatsApp- und Telefonnummern stehen auf der Seite Kontakt.

Häufig gestellte Fragen

Kann ein Plug-Fan-Motor über 50 Hz betrieben werden?

Mit Umrichter ist das möglich; in diesem Bereich sinkt jedoch das verfügbare Motordrehmoment, während der Leistungsbedarf des Ventilators steigt. Die zulässige Höchstdrehzahl von Laufrad und Motor sowie der Leistungsbedarf bei dieser Drehzahl müssen berechnet und die höchste Frequenz bei der Bestellung angegeben werden.

Kann beim Umstieg vom riemengetriebenen Kastenventilator auf einen Plug Fan der alte Motor weiterverwendet werden?

Meist nicht, da Motordrehzahl und Laufraddrehzahl beim Riementrieb verschieden sind. Beim Plug Fan muss der Motor sowohl die zur Laufraddrehzahl passende Polzahl haben als auch das Laufrad am Wellenende tragen können; die Auswahl erfolgt anhand der Daten des neuen Laufrads.

Braucht der Motor beim Plug Fan zusätzlichen Schutz, weil er im Luftstrom steht?

Für gefilterte Geräteluft mit normaler Temperatur ist ein Standard-IP55-Motor geeignet. Liegen hinter dem Heizregister hohe Temperaturen, hinter dem Befeuchter hohe Feuchte oder chemische Dämpfe vor, sollte diese Bedingung bei der Bestellung angegeben werden; bei Bedarf werden zusätzliche Maßnahmen oder ein Sondermotor geprüft.

Sollte in der Fan Wall jeder Ventilator einen eigenen Umrichter haben?

Das hängt vom Regelungskonzept des Geräteherstellers ab. Ein eigener Umrichter erleichtert die einzelne Überwachung und den Schutz jedes Motors; bei einem gemeinsamen Umrichter ist für jeden Motor ein eigener thermischer Schutz erforderlich. Teilen Sie uns beim Angebot mit, welche Anordnung gewählt wurde.