Elektromotoren für Ventilatoren und Absauglüfter

Wie viel Luft ein Ventilator fördert, bestimmt das Laufrad; es den ganzen Tag mit der geforderten Drehzahl anzutreiben, ist Aufgabe des Elektromotors. Diese Seite befasst sich nicht mit Gehäuse, Schaufeln oder Spiralgehäuse des Ventilators, sondern mit dem Drehstrom-Asynchronmotor, der ihn antreibt: wie man von den Ventilatordaten zur Motorleistung gelangt, warum Drehzahl und Anbindungsart wichtig sind und welche Details je nach Ventilatortyp in den Vordergrund rücken.

Die Elektromotoren, die wir für Ventilator- und Absauglüfterantriebe einsetzen, haben Schutzart IP55, Isolationsklasse F und sind für 50 Hz ausgelegt. Die Drehstrom-Baureihe umfasst Leistungen von 0,25 kW bis 355 kW mit 2, 4 und 6 Polen; bis 11 kW ist ein Aluminiumgehäuse, ab 0,55 kW ein Graugussgehäuse wählbar.

Von Luftmenge und Druck zur Motorleistung

Die beiden Eingangsgrößen der Ventilatorauswahl sind der Volumenstrom (m³/h oder m³/s) und der Gesamtdruck (Pa), den der Ventilator überwinden muss. Dieser Druck entsteht durch Kanäle, Filter, Klappen und Bögen. Der Katalog des Ventilatorherstellers nennt für diese beiden Werte meist direkt die erforderliche Wellenleistung – dort sollten Sie bei der Motorauswahl zuerst nachsehen.

Liegen keine Herstellerdaten vor, hilft eine Überschlagsrechnung: P [kW] ≈ Q [m³/s] × Δp [Pa] / (1000 × η), wobei η der Gesamtwirkungsgrad des Ventilators ist. Für einen Ventilator, der 5 m³ Luft pro Sekunde gegen 1200 Pa fördert, ergibt sich bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 0,70 ein Wert von etwa 8,6 kW; in den Standard-Leistungsstufen entspricht das 11 kW. Bei einem langsam laufenden Ventilator mit Riemenantrieb kann dies einen 11-kW-Elektromotor 160L-6 mit Graugussgehäuse mit 970 U/min bedeuten. Die Rechnung liefert nur einen Anhaltswert; die endgültige Entscheidung bestimmen Ventilatorkennlinie, gewünschte Drehzahl, Anbindungsart und Bedingungen vor Ort. Auch wie sich die Leistungsaufnahme ändert, wenn die Klappe ganz offen bleibt oder der Filter ausgebaut ist, sollte an der Kennlinie abgelesen werden.

Drehzahl, Polzahl und Laufraddurchmesser

Ein Laufrad ist für eine bestimmte Umfangsgeschwindigkeit ausgelegt; je größer sein Durchmesser, desto langsamer wird es angetrieben. Am 50-Hz-Netz liegt die Nenndrehzahl unserer 2-poligen Modelle zwischen 2730 und 2980, der 4-poligen zwischen 1340 und 1490 und der 6-poligen zwischen 855 und 990 U/min. Sitzt das Laufrad direkt auf der Welle, entspricht die Motordrehzahl der Ventilatordrehzahl; die Polzahl wird nach der vom Ventilatorhersteller geforderten Drehzahl gewählt.

Nach den Ventilatorgesetzen ändert sich der Volumenstrom proportional zur Drehzahl, der Druck mit dem Quadrat und die Leistung näherungsweise mit der dritten Potenz der Drehzahl. Je nach Anlagenwiderstand weicht dieser Zusammenhang ab, er reicht aber aus, um zu verstehen, wie schnell schon eine kleine Drehzahlerhöhung die Motorlast ansteigen lässt.

Laufrad auf der Welle oder auf der Riemenscheibe?

Beim Direktantrieb sitzt die Laufradnabe auf der Motorwelle. Das Gewicht des Laufrads und die beim Fördern der Luft entstehende Kraft wirken als Axiallast auf die Lager. Bei Axial- und Dachventilatoren läuft der Motor häufig vertikal. Neben Fußausführung (B3), Flanschausführung (B5, B14) und Fuß-Flansch-Ausführung (B34, B35) sind je nach Baugröße auch die vertikalen Bauformen V1, V3, V5, V6 und V15 möglich; Flanschgröße, Wellenende und die Frage, ob die Welle nach oben oder unten zeigt, werden bei der Bestellung geklärt. Die Liste der Bauformen finden Sie in der Frage zu Bauformen.

Beim Riementrieb ist der Motor in der Regel in Fußausführung montiert, und die Riemenspannung belastet das Wellenende seitlich (radial). Je größer die Riemenscheibe und je mehr Riemen, desto höher diese Last; sitzt die Scheibe nah am Gehäuse auf der Welle, wird das vordere Lager entlastet. Da sich die Ventilatordrehzahl über das Übersetzungsverhältnis unabhängig von der Polzahl einstellen lässt, ist diese Anordnung bei großen Radialventilatoren mit Spiralgehäuse verbreitet.

Heiße Luft, Staub und feuchte Umgebung

Der Motor wird durch sein eigenes Lüfterrad gekühlt, und seine Nennwerte gelten für eine bestimmte Umgebungstemperatur. Steht der Motor im Luftstrom oder in einem heißen Dachraum, teilen Sie uns bitte die tatsächliche Temperatur dort mit. In Entstaubungsanlagen schwächt Staub, der sich auf den Kühlrippen absetzt, die Kühlung.

IP55 schützt gegen Staub und Spritzwasser; bei Dachventilatoren, die direkt dem Regen ausgesetzt sind, sollte ein Schutzdach über dem Motor vorgesehen werden. Bei großen Temperaturunterschieden zwischen Tag und Nacht können bei der Bestellung eine Stillstandsheizung sowie PTC- oder PT100-Fühler zur Überwachung der Wicklungstemperatur ergänzt werden.

Anlauf schwerer Laufräder und Volumenstromregelung

Die Massenträgheit eines großen Laufrads verzögert das Erreichen der vollen Drehzahl; während dieser Zeit nimmt der Motor einen hohen Strom auf. Der Motorschutz muss so eingestellt sein, dass er den Hochlauf zulässt, bei echter Überlast aber auslöst. Wenn Sie das Massenträgheitsmoment des Laufrads beim Ventilatorhersteller erfragen und im Angebotsstadium mitteilen, erleichtert das die Prüfung.

Bei kleinen Ventilatoren genügt der Direktanlauf; bei großen werden Stern-Dreieck-Anlauf, Sanftanlasser oder Frequenzumrichter bevorzugt. In Anlagen, deren Volumenstrom sich im Tagesverlauf ändert, kann statt der Drosselung über eine Klappe die Drehzahl gesenkt werden: Unsere Drehstrommotoren lassen sich mit Frequenzumrichter betreiben. Läuft der Ventilator lange bei niedriger Drehzahl und hoher Last, reicht die Eigenkühlung unter Umständen nicht aus, und ein Fremdlüfter wird ergänzt; steht der Umrichter weit entfernt, kommt je nach Kabellänge ein dv/dt- oder Sinusfilter in Betracht. Geben Sie diese Punkte bei der Angebotsanfrage an; Details enthält die Seite umrichtertaugliche Elektromotoren.

Wegweiser nach Ventilatortyp

Die obigen Schritte gelten für jeden Ventilator; Anbindungsart und kritische Punkte ändern sich jedoch je nach Ventilatortyp.

Die Tabelle fasst die allgemeine Tendenz zusammen; die konkrete Auswahl erfolgt anhand der Daten des jeweiligen Ventilators und der Bedingungen vor Ort.

Bei Wand- und Dachventilatoren, Kühltürmen und Gewächshäusern sitzt das Laufrad meist auf der Motorwelle; vertikale Lage und Axiallast behandelt die Seite Elektromotor für Axialventilatoren. Den Vergleich von Riemen- und Direktantrieb bei Ventilatoren mit Spiralgehäuse und hohem Druck finden Sie auf der Seite Elektromotor für Radialventilatoren.

Der Motor, der bei Kessel- und Ofenbrennern die Verbrennungsluft liefert, ist klein, wird aber häufig eingeschaltet; die Motorseite beschreibt die Seite Elektromotor für Brennergebläse, für die Sicherheit der Brennstoffleitung ist der Brennerhersteller zuständig. Schubventilatoren in geschlossenen Tiefgaragen und Tunneln behandelt die Seite Strahlventilatormotor, Ventilatoren in Trocknungs-, Entstaubungs- und Ofenanlagen die Seite Motor für Prozess- und Ofenventilatoren.

Elektromotoren für Lüftungstechnik geht vom Luftwechselbedarf des Gebäudes aus, Elektromotoren für die HLK-Branche von Klimazentralen und Klimatechnik; diese Seite dagegen setzt direkt beim Ventilator selbst an.

Welche Angaben sollten Sie bei der Angebotsanfrage machen?

Es genügt, wenn Sie Art des Ventilators oder der Maschine, erforderliche Leistung (kW) und Drehzahl (U/min), Netzspannung, Bauform und Wellenrichtung, Anbindung des Laufrads (direkt oder per Riemen), Anlaufverfahren, Umgebungstemperatur und Stückzahl angeben. Wird ein alter Motor ersetzt, deckt ein Foto seines Typenschilds den Großteil dieser Liste ab; das Typenschildfoto können Sie hier übermitteln.

Einige Modelle aus Ventilatoranwendungen: für kleine Absauglüfter der 1,5 kW 90L-4 (Aluminium, 1445 U/min), für große Radialventilatoren der 37 kW 225S-4 (Grauguss, 1485 U/min), für schwere Prozessventilatoren der 75 kW 280S-4 (1486 U/min, SF 1,15). Weitere Leistungen und Drehzahlen sowie Preise finden Sie in unserem Motoren-Shop; bei projektspezifischen Fragen schreiben Sie uns.

Häufig gestellte Fragen

Gibt es einen Unterschied zwischen Ventilatormotor und Absauglüftermotor?

Vom Motor her meist nicht; beide treiben ein Laufrad an. Der Unterschied liegt in der Luftrichtung und in der Montage: Ein Absauglüfter saugt die Luft aus dem Raum ab, sein Motor sitzt häufig an der Wand oder auf dem Dach, teils vertikal. Die Auswahl bestimmen Leistung, Drehzahl und Einbaulage.

Wie wähle ich die Motordrehzahl bei einem riemengetriebenen Ventilator?

Da die Ventilatordrehzahl über das Übersetzungsverhältnis eingestellt wird, ist die Polzahl freier wählbar. Scheibendurchmesser, Riemenspannung und Radiallast am Wellenende sollten gemeinsam geprüft werden; maßgeblich ist die vom Ventilatorhersteller empfohlene Motordrehzahl.

Warum löst der Motorschutz beim Anlauf des Ventilators aus?

Schwere Laufräder halten den Motor lange im Anlaufstrom. Die Einstellung des Motorschutzes und das Anlaufverfahren sollten auf diesen Hochlauf abgestimmt werden; besteht das Problem weiter, sind Massenträgheit des Laufrads und Motorleistung neu zu bewerten.

Lässt sich der Volumenstrom statt mit einer Klappe per Frequenzumrichter regeln?

Ja; unsere Drehstrommotoren können mit Frequenzumrichter betrieben werden. Geben Sie bei der Angebotsanfrage an, wie lange bei niedriger Drehzahl gefahren wird und wie lang das Kabel zwischen Umrichter und Motor ist.

Eignen sich diese Motoren auch für Entrauchungsventilatoren?

Für Anwendungen mit Brand- und Rauchabzugsanforderungen ist ein dafür zertifizierter Motor erforderlich; der Standardmotor mit IP55/Isolationsklasse F ist für eine solche Klasse nicht ausgelegt. Nennen Sie diese Anforderung bei einem solchen Projekt von Anfang an klar.