Auswahl des richtigen AC-Getriebemotors: Größen- und Leitfaden

Gehen Sie auf jeden Blog über AC-Getriebemotoren und Sie werden dort viel über AC-Getriebemotoren hören und gleichzeitig die wichtigste Anwendung dieser Motoren vernachlässigen. Der Schwerpunkt liegt hier nicht auf den Motoren, sondern auf der Verwendung der Motoren im Klimaanlagensystem. Diese Motoren bilden das Herzstück des AC-Systems. Am besten sind sie in der optimalen Größe und Leistung erhältlich, die für die Wartung des Energieverbrauchs mit hoher Effizienz sowie für eine lange Lebensdauer der Maschine benötigt werden. Beachten Sie, dass alle Einheiten nach dem gleichen Prinzip funktionieren. Wenn die Getriebemotoren nicht zu den Einheiten passen oder falsch dimensioniert sind, kann dies zu hohen Energiekosten, häufigeren Ausfällen der Einheit und noch schlimmeren Überhitzungen führen.

Dies ist genau das Thema dieser Anleitung. Wir werden die Komponenten der Größe und Leistung im Detail untersuchen, um die beste Lösung für Ihre Klimaanforderungen zu finden. Für die meisten Menschen, die auf der Suche nach Klimageräten oder Klimaanlagen sind, ist es nicht notwendig, die Getriebemotoren im Detail zu verstehen, aber einer von zehn Menschen könnte sich sehr mit Energieeffizienz beschäftigen und gezielt nach diesen Details suchen.

Zunächst ist es bei der Auswahl von Wechselstrom-Getriebemotoren wichtig zu ermitteln, in welchem Wechselstrom-System sie eingesetzt werden. Jedes Wechselstrom-System verwendet Motoren für bestimmte Aufgaben. Einige Motoren antreiben Gebläse zur Luftumwälzung, Kondensatorventilatoren zur Wärmeabfuhr, Klappen zur Luftstromregelung oder Kompressormotoren in einigen Modellen. Jede dieser Anwendungen hat ihre eigenen Anforderungen; Gebläse benötigen konstantes Drehmoment und Drehzahl, während Kondensatorventilatoren unter extremen Außentemperaturen arbeiten müssen. Auch die Betriebsbedingungen sind zu berücksichtigen; Motoren im Innenbereich sind Wettereinflüssen weniger ausgesetzt, während Motoren im Außenbereich widerstandsfähig gegenüber Feuchtigkeit, Staub und extremen Temperaturen sein müssen. Die Kenntnis dieser Details erleichtert die Ermittlung der benötigten Leistungs- und Größenanforderungen.

Drehmoment ist die Menge an Drehkraft, die der Motor erzeugen muss, um die Klimaanlageinheit anzutreiben, und stellt eines der wichtigsten Kriterien bei der Dimensionierung dar. Ein Motor kommt zum Stillstand (stallt), wenn das Drehmoment nicht ausreicht. Umgekehrt führt zu viel Drehmoment zu Energieverlusten. Um das Drehmoment zu berechnen, muss man die Lastkraft kennen, welche die entgegenwirkende Kraft des Bauteils ist (im Fall eines Lüfters der Luftwiderstand) und den Radius der Motorwelle, an dem die Last einwirkt. Drehmoment = Lastkraft × Wellenradius. Wenn beispielsweise das Gebläse einen Wellenradius von 2 Zoll und eine Lastkraft von 10 Pfund hat, beträgt das Drehmoment 20 Pound-Inch (lb-in). Bei komplexeren Komponenten wie Klappen muss das empfohlene Drehmoment anhand des technischen Datenblatts des Bauteils recherchiert werden.

Leistung wird in Watt (W) oder Pferdestärken (PS) gemessen und bezieht sich darauf, wie viel Energie der Motor aufwenden muss, um das gegebene Drehmoment bei einer definierten Geschwindigkeit zu erreichen. Das Zusammenspiel von Leistung, Drehmoment und Drehzahl (U/min) ist entscheidend. Die Leistung der Maschine in Watt kann mit folgender Formel berechnet werden: Schneidleistung (W) = (Drehmoment (N·m) × Drehzahl (U/min) × π) ÷ 60. Spaß beiseite, in imperialen Einheiten entspricht 1 PS 746 W. Ein Beispiel: Ein Motor, der 1500 U/min bei einem Drehmoment von 10 N·m liefern muss, benötigt etwa 2,1 PS oder 1570 W Leistung. Diese Berechnungen gelten für lineare Drehmotoren. Niemand möchte auf unvorhergesehene Ereignisse unvorbereitet sein. Aus diesem Grund ist eine Reserve von 10–15 % zusätzlicher Leistung sinnvoll, um unerwartete Lastspitzen, wie z. B. vorübergehende Widerstandssteigerungen oder Staub auf den Lüfterblättern, abzufedern.

Die Motorgröße gibt die physikalische Größe des Motors an, wie z.B. Länge und Durchmesser sowie die Wellengröße, zusätzlich zu relevanten elektrischen Abmessungen wie der Baugröße (Frame Number), die gemäß Industriestandards wie NEMA in Nordamerika, IEC in der restlichen Welt usw. festgelegt ist. Wie bereits erwähnt, muss die physikalische Größe in den dafür vorgesehenen Platz im Klimagerät passen. Die vorgeschlagenen Motormaße sowie der Wellendurchmesser müssen anhand der Konstruktionsspezifikationen des Klimasystems überprüft werden. Dies sind die Maße, die das System für den Wellendurchmesser und die Motordimensionen vorgibt. Auch zu große Motoren stellen ein Problem dar. Die Baugröße, z.B. NEMA 56, IEC 112, ist mit den Montagehaltern und Kupplungen kompatibel. Ein Motor der Baugröße NEMA 56 verfügt beispielsweise über eine bestimmte Wellenhöhe und Schraubbefestigung, die bei zahlreichen Klimageräten im privaten Bereich standardmäßig zum Einsatz kommt. Falls der Abstand nicht überprüft wird, könnten vermutlich Verformungen des Motorgehäuses und Abstandsungenauigkeiten zu Instabilitäten führen.

Der Einsatz eines Wechselstrommotors in Getriebemotoren dient dazu, den Motor mit einem Getriebe auszustatten, um die Drehzahl- und Drehmomentfunktionen des Motors zu verändern. Durch die Verwendung des Übersetzungsverhältnisses, um die Eingangsdrehzahl auf die Ausgangsdrehzahl herunterzurechnen, lässt sich die gesamte Drehzahlreduktion eines bestimmten Motors sowie die Drehmomentverstärkung ermitteln. Wenn das Übersetzungsverhältnis 10:1 beträgt, liegt die Ausgangsdrehzahl bei 180 U/min bei einem vervielfachten Drehmoment von 10, während der Motor mit 1800 U/min läuft. Ein höheres Übersetzungsverhältnis führt zu niedrigeren Ausgangsdrehzahlen und somit höheren Drehmomenten, was idealerweise für Anwendungen mit hohem Lastaufkommen, wie beispielsweise große Kondensatorventilatoren, nützlich ist. Ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis hingegen eignet sich idealerweise für Anwendungen mit hoher Drehzahl und geringem Drehmoment, beispielsweise kleine Gebläseventilatoren. All dies zeigt, warum das Übersetzungsverhältnis stets der für eine bestimmte Komponente benötigten Drehzahl angepasst werden muss. Um jeglichen Zweifel auszuräumen, kann das Datenblatt der Wechselstromkomponente herangezogen werden, um empfohlene Betriebsdrehzahlen für optimale Werte heranzuziehen.

Die Betriebskosten für AC-Getriebemotoren werden entsprechend ihrer Leistungsmerkmale eingestuft, wobei Anmerkungen zu den Restkategorien E-Motoren gemacht werden. Die Motoren sind gemäß den Normen IE1, IE2, IE3 und IE4 eingeteilt und erreichen dadurch jeweils 1 Standard, 2 Hoch, 3 Premium und 4 Super-Premium-Effizienzstufen für ihre Motoren. Motoren der Effizienzklasse IE3 verbrauchen voraussichtlich 10 % weniger als unter niedrigeren Stufen der 1 Standardklasse üblich, wodurch mehr Energie für höhere Leistungen eingespart wird. Hochwertige Motoren sind in ihrer Kostenstruktur effizienter, da sich die Investitionskosten über die AC-Systeme im Laufe der Zeit amortisieren, insbesondere in gewerblichen Anlagen. Die gesetzlichen Vorschriften der Länder schreiben den Einsatz von Motoren vor, die von ENERGY-Systemen und ähnlichen energieeffizienten Organisationnen empfohlen werden.

Die elektrische Stromversorgung des Wechselstromsystems muss mit dem System des Motors selbst kompatibel sein. Stellen Sie daher sicher, dass die Spannung des Motors (110, 220, 380) und die benötigte Phasenzahl (einphasig für den privaten Bereich und dreiphasig für den gewerblichen Bereich) mit der verfügbaren Stromversorgung übereinstimmen. Der Einsatz eines Elektromotors mit falscher Spannung beschädigt diesen gegebenenfalls sofort oder mindert die Leistungsabgabe. Zu den Zuverlässigkeitsfaktoren eines Motors gehören die Isolationsklasse (B, F, H) sowie die Klasse des Motors, die die Fähigkeit bestimmt, Wärme zu widerstehen. Die Isolationsklasse F ist für Wechselstromanwendungen am häufigsten verbreitet, mit einer Obergrenze von 155 °C. Hinzu kommt die Motorgarantie, die von der Reputation des Herstellers abhängt. Längere Garantien (zwei bis fünf Jahre) und eine bessere Nachbetreuung reduzieren das Risiko unerwarteter Ausfälle, wie sie von renommierten Marken angeboten wird.

Wie immer sollten die Herumangaben überprüft, die Last der angetriebenen Geräte ausgeglichen und die Drehzahlregelungseigenschaften des Motors geprüft werden. Systeme, die den vorgeschriebenen Prozessen und Systemen überlegen sind, erfordern eine sorgfältige Abstimmung des hydraulischen oder pneumatischen Drucks mit dem toroidalen Mechanismus. Die Preisgestaltung durch den Hersteller und die zeitliche Planung im Bereich Motorbaugruppe & Disposition helfen dabei, einen Motor mit hoher Verfügbarkeit auszuwählen. Bei einer Konfiguration, bei der der Motor mit doppelt gespeisten Asynchronmaschinen integriert werden muss, wird empfohlen, Fachunterstützung in Anspruch zu nehmen, um fehlerlos mit den rotierenden Geräten synchronisiert zu werden.