Mindestdrehzahl bei FU-Betrieb

[RainerBielefeld]

Hallo,

ich habe eine ungelöste Frage zum Betrieb von Elektromotoren als
Lüfterantrieb.

Speziell bei eher technischem Anwendungen (Kühlung von
Schaltanlagenräumen, ...) ist oft Wünschenswert, den Lüfter mit sehr
geringer Drehzahl weiter laufen zu lassen, auch wenn "eigentlich"
gerade keine Lüftung benötigt wird, da so eine halbwegs definierte
Strömung an Messfühlern aufrecht zu erhalten. Die Leistungsaufnahme
ist wegen des kubischen Zusammenhangs zwischen Drehzahl und
Wellen-Leistungsaufnahme ja eher gering und scheint somit
unproblematisch, irritierend fand ich aber den hohen
Magnetisierungsstrom.

Messanordnung:
Drehstrommotor 28,5A (ohne Fremdkühlung) für Lüfterantrieb über Keilriemen
Umrichter DANFOSS VLT6000

Bei 50Hz: FU- Anzeige 21,5A 11,5kW,
Messzange (True RMS- Instrument) 21,5A
Bei 5Hz: FU- Anzeige 12,0A 0,18kW
Messzange (True RMS- Instrument) 5,0A

Falls da tatsächlich der vom FU angezeigte Strom fließt (wie das
gemessen wird habe ich noch nicht geklärt), hätte ich doch einige
Angst um die Wicklung. Die 12A würden ja wärmemäßig die dünnen
Wicklungs-Kupferdrähte ganz schön beslasten, bei der nur noch
geringfügigen Eigenkühlung des Motors scheint mir eine Überhitzung
nicht ausgeschlossen.

Hat da jemand eigene Erfahrungen oder Literaturhinweise?

Danke schon mal

Rainer

[Ernst Keller]

Hallo Rainer,
[...]

Post by RainerBielefeld
Hat da jemand eigene Erfahrungen oder Literaturhinweise?
Danke schon mal
Rainer

ich kann nur soviel sagen: Es gibt bei FU-Betrieb eine
Mindestdrehzahl, da sonst der Motor durch die zu
geringe Kühlung den Hitzetod sterben kann.
Leider habe ich momentan keine weiteren Infos.

Interessiert mich da ich ähnliches vorhabe. Es geht um einen Ventiantrieb, der
ist bei niedriger Drehzahl fast wie im Leerlauf, gilt das wirklich auch dafür?

Ernst

[Klaus Germroth]

Hallo,

die Begründung liegt in der Funktion des FU. Der gibt mit geänderter
Frequenz eine andere Spannung ab, bei kleinerer Frequenz weniger, bei
grösserer mehr.
Bei niedriger Frequenz = kleinere Motor Drehzahl ist der Anteil des
Magnetisierungsstromes zu niedrig, so dass die Maschine stehen bleibt,
bzw. noch nicht angetrieben wird, resp. angetrieben werden kann.
In der Tat heizt der jetzt fliessende Strom die Wicklung so auf, dass
diese zerstört werden kann, was bei uns an der Schule, in einigen
Labors, schon zu Ausfällen der Maschine geführt hat.
Abhilfe schafft, wo möglich, die Programmierung einer höheren
Spannungsabgabe bei niedrigen Frequenzen, oder den Frequenzbereich, ab
dem es nicht mehr dreht, zu vermeiden.

Gruss
Klaus

[Walter Truetsch]

On Sun, 24 Aug 2003 16:16:50 +0200, RainerBielefeld

Post by RainerBielefeld
Speziell bei eher technischem Anwendungen (Kühlung von
Schaltanlagenräumen, ...) ist oft Wünschenswert, den Lüfter mit sehr
geringer Drehzahl weiter laufen zu lassen, auch wenn "eigentlich"
gerade keine Lüftung benötigt wird, da so eine halbwegs definierte
Strömung an Messfühlern aufrecht zu erhalten. Die Leistungsaufnahme
ist wegen des kubischen Zusammenhangs zwischen Drehzahl und
Wellen-Leistungsaufnahme ja eher gering und scheint somit
unproblematisch, irritierend fand ich aber den hohen
Magnetisierungsstrom.
Falls da tatsächlich der vom FU angezeigte Strom fließt (wie das
gemessen wird habe ich noch nicht geklärt), hätte ich doch einige
Angst um die Wicklung. Die 12A würden ja wärmemäßig die dünnen
Wicklungs-Kupferdrähte ganz schön beslasten, bei der nur noch
geringfügigen Eigenkühlung des Motors scheint mir eine Überhitzung
nicht ausgeschlossen.
Hat da jemand eigene Erfahrungen oder Literaturhinweise?

Nun, als erstes nehme ichmal an, das der Motor selber im Luftstrom
sitzt?

Wir habe aus verschiedensten Konstelationen so den kritischen Wert von
15-20 Hz für eigengekühlte Motoren im FU Betrieb festgestellt.

Willst du darunter, steigt der Magnetisierungsstrom exponentiell an,
der Motor wird mehr zur Heizquelle, wesshalb dann fremdkühlungen
vorzusehen sind.

Definierte Litartaturhinweise habe ich keine, aber sowohl telemecanic,
ABB und Siemens geben in Ihren Kursen sogar 25Hz als kritische grösse
an.

Evt. hilft es wenn du die Spannung bei tiefen Frequenzen anhebst. oder
etwas mit der Taktfrequenz spielst.

Für deine anwendung habe ich mal den grossen Lüfter bei 20 Hz
abgestellt, und einfach via steuerausgang einen kleinen Papst-Lüfter
eingeschaltet, der mir so eine leise, günstige mindest Umwälzung der
Luft erzwungen hat.

Gruss

Walter Truetsch

[RainerBielefeld]

Post by Walter Truetsch
Nun, als erstes nehme ichmal an, das der Motor selber im Luftstrom
sitzt?

Hallo,

ja das ist so.

Post by Walter Truetsch
Wir habe aus verschiedensten Konstelationen so den kritischen Wert von
15-20 Hz für eigengekühlte Motoren im FU Betrieb festgestellt.

Bei Anwendungen mit quadratischem Lastmoment ("Pumpen") oder anderen
(Aufzug, Fördertechnik)

Post by Walter Truetsch
Definierte Litartaturhinweise habe ich keine, aber sowohl telemecanic,
ABB und Siemens geben in Ihren Kursen sogar 25Hz als kritische grösse
an.

Das wäre aber armselig, ich habe öfters auch 3-stufige Antriebe mit
Stellbereich 1:3.
Das scheint mit auch sehr zu variieren. Ich hatte schon Kreiselpumpen
im 5kW bereich, die blieben bei 5Hz unter "handwarm", während ich bei
mehreren anderen Anwendungen doch auch bei 10Hz erschrocken mit der
Hand vom heißen Motor zurückzuckte. Leider haeb ich da bisher keine
systematischen Aufzeichnungen.

Post by Walter Truetsch
Evtl. hilft es wenn du die Spannung bei tiefen Frequenzen anhebst. oder
etwas mit der Taktfrequenz spielst.

Das ist natürlich zeitaufwendig. Richtig hilfreich wäre für die Praxis
letztlich nur etwas, was anhand weniger schnell ausführbarer Messungen
(also ganz sicher ohne Wicklungstemperaturbestimmungen) einen
Anhaltspunkt für die minimal zulässige Drehzahl ergibt - da halten
sich aber alle bedeckt.

Post by Walter Truetsch
Für deine Anwendung habe ich mal den grossen Lüfter bei 20 Hz
abgestellt, und einfach via Steuerausgang einen kleinen Papst-Lüfter
eingeschaltet, der mir so eine leise, günstige mindest Umwälzung der
Luft erzwungen hat.

So etwas hatte ich auch schon, aber wenn es darum geht, halbwegs
sicher durch einen 30000m^3/h Lüftungskanal eine definierte
Strömungsrichtung "von draussen nach drinnen" aufrecht zu erhalten,
und da läuft mir dann, fürchte ich, der Papst-Lüfter heiß ;-)

CU

Rainer

[Rick Sickel]

Post by RainerBielefeld
Bei 50Hz: FU- Anzeige 21,5A 11,5kW,
Messzange (True RMS- Instrument) 21,5A
Bei 5Hz: FU- Anzeige 12,0A 0,18kW
Messzange (True RMS- Instrument) 5,0A

Das gilt bei frequenzproportionaler Spannung, d.h. man hat für jede
Drehzahl das volle Kippmoment zur Verfügung. Bei vielen Umrichtern
lassen sich aber auch andere Spannungs-Frequenz-Kennlinien wählen, die
bei niedriger Frequenz die Spannung senken und so das Erregerfeld
schwächen. Dadurch werden Magnetisierungsstrom aber auch Kippmoment
geringer, was aber bei einem Lüfter nicht stören sollte.

Rick

[Rick Sickel]

Wäre das die "Quadratische Spannungs/Frequenz-Kennlinie für Pumpen und Lüfter"?

Ja, genau die.

Rick

[Rainer Bielefeld]

Post by RainerBielefeld
Hallo,
ich habe eine ungelöste Frage zum Betrieb von Elektromotoren als
Lüfterantrieb.

Hallo,

ich habe noch mal mit jemandem von Siemens darüber diskutiert.
Zusammenfassung:

Anwendungen mit konstantem ... linearen Lastmoment
----------------------------------------------
Erfahrungswert sagt, dass Drehzahlen <60% Nenndrehzahl ohne
Fremdkühlung nicht möglich sind.

Anwendungen mit quadratischem Lastmoment
----------------------------------------

Der Magnetisierungsstrom unterschreitet nicht 30 ... 50% des
Nennstroms, bei größeren Motoren (50kW und mehr) eher 30%, bei kleinen
eher mehr. "Üblicherweise", was immer das genau heißen mag, sollte
konvektive Wärmeabfuhr auch bei Drehzahlen < 20% für Motorkühlung
ausreichen, aber Garantien gibt's da nicht.

So gesehen kann man sich wohl halbwegs beruhigt zurücklegen, wenn man
per Kaltleiter Wicklungstemperaturüberwachung betreibt. Gehört man zur
Gattung der Pechvögel und man hat einen der unüblichen Fälle, merkt
man's so noch rechtzeitig und kann die niedrigen Drehzahlen
nachträglich "verbieten".

Rainer

[Ernst Keller]

Post by Rainer Bielefeld
Der Magnetisierungsstrom unterschreitet nicht 30 ... 50% des
Nennstroms, bei größeren Motoren (50kW und mehr) eher 30%, bei kleinen
eher mehr. "Üblicherweise", was immer das genau heißen mag, sollte
konvektive Wärmeabfuhr auch bei Drehzahlen < 20% für Motorkühlung
ausreichen, aber Garantien gibt's da nicht.
So gesehen kann man sich wohl halbwegs beruhigt zurücklegen, wenn man
per Kaltleiter Wicklungstemperaturüberwachung betreibt. Gehört man zur
Gattung der Pechvögel und man hat einen der unüblichen Fälle, merkt
man's so noch rechtzeitig und kann die niedrigen Drehzahlen
nachträglich "verbieten".

Danke, da bin ich wirklich beruhigt, 20% genügt, da ist der Druck ev. schon
fast zu niedrig und ich muss schon vorher auf Aussetzbetrieb übergehen.

Ernst