Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Kommutierungsgeräusche an einem Lüfter?


von Horst (plelli)


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Hallo,
als bisher fleißiger Nutzer möchte ich nun selbst ein Problem erörtern, 
wo ich mir hier Hilfe verspreche.

Es geht um einen Lüftermotor einer Wärmepumpe, der bei genau einer 
Drehzahl ein heulendes Geräusch von sich gibt.

Der Lüfter befindet sich in einer Luft-Wasser-Wärmepumpe (LWWP) und 
dient dem Luftdurchsatz durch den Verdampfer (bis 2400m³/h).
Da der Lüfter stufenlos von Null bis 100% geregelt wird und im Testmode 
auch in 5%-Schritten in diesem gesamten Bereich einstellbar ist, gehe 
ich von einem BLDC-Motor aus.
Das einzige was man weiß, ist, dass es ein Papst-Lüfter ist, aber ohne 
jegliche Angabe von Typ. Aufgedruckt ist nur ein Bestellcode des 
WP-Herstellers.

Nun ist es so, dass der Lüfter in meinem Fall bei einer Drehzahl von 
300upm störend heult, also bei 5,0ups. Nachgemessen mit einem 
Stroboskop.

Das Störgeräusch ist dann exakt 300Hz bei genau dieser benannten 
Drehzahl.
Zwischen Drehfrequenz (in Umdrehung pro Sekunde) und Störgeräusch in Hz 
gibt es also den Faktor 60.

Dieser Lüfter ist ein auf "Kulanz" ausgetauschter neuer Lüfter, da der 
vorherige bei einer etwas tieferen Drehzahl dasselbe Problem zeigte: 
4,25ups mit 255Hz Störgeräusch. - wieder hier der Faktor 60.

Da ich aus der Elektronik komme, aber bisher nichts mit Motoren zu tun 
hatte, habe ich mich etwas belesen uns tippte auf 
Kommutierungsgeräusche: 6 bestromte Zustände der Wicklungen und 10 
Polpaare sollten diesen Faktor 60 bewirken. Hab ich irgendwo gelesen - 
kann es aber nicht mehr nachvollziehen....
Sind 10 Polpaare überhaupt üblich bei so einem Groß-Lüfter?

Die Frage ist nun: liege ich richtig mit meinen Annahmen und was kann 
man dagegen tun?
Resonanzen in der mechanischen Aufhängung des Lüfters schließe ich 
eigentlich aus - man kann da drücken und ziehen und festhalten, wo man 
will - das Geräusch geht nicht weg. Ich tippe eher auf eine Resonanz in 
der mechanischen Einheit des Motors zusammen mit den 3 großen 
Lüfter-Flügeln.

Meine Befürchtung zum erneuten Lüfterwechsel wäre, dass dieser dann 
wieder heult - wieder auf einer anderen Frequenz.
Oder kann es an der Ansteuerung liegen?
Ein Indiz auf letzteres ist ein komischer Umstand, dass der Lüfter lt. 
Datenblatt bei 100% Drehzahl 600upm machen müsste - er sich aber nur mit 
ca 500upm dreht. Von da aus dann aber sich linear verringernd bis 0%.
von H. H. (hhinz)


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Horst schrieb:
> Sind 10 Polpaare überhaupt üblich bei so einem Groß-Lüfter?

Durchaus.


> Die Frage ist nun: liege ich richtig mit meinen Annahmen und was kann
> man dagegen tun?

Du liegst richtig, und es hilft nur einen besseren Lüfter zu verwenden, 
bei dem der Hersteller nicht geschlampt hat.
von Horst (plelli)


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Danke erstmal @hhinz !
Anderer Lüfter ist einfach gesagt - diese Lüfter sind spezielle Lüfter 
für Wärmepumpen und die sind quasi ein-designed.

Mir bliebe dann nichts anderes übrig, als den Hersteller nochmal zu 
kontaktieren und ganz gezielt das Problem anzusprechen. Damals beim 
ersten Austausch hatte ich meine Vermutung der Ursache auch in Richtung 
Werkskundendienst kommuniziert, aber dann halt mit antwortlosem 
Austausch.
Sollte das ein systematischer Fehler sein, müsste es bei anderen Nutzern 
auch auftreten. Aber nicht jeder stört sich dran und die Frequenz wird 
meist nur kurzzeitig überstrichen beim Hoch- und Runterfahren.
Und wie gesagt - 500upm als Max-Drehzahl statt der 600 im Datenblatt 
sind auch sehr eigenartig.
von H. H. (hhinz)


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Horst schrieb:
> Anderer Lüfter ist einfach gesagt - diese Lüfter sind spezielle Lüfter
> für Wärmepumpen und die sind quasi ein-designed.

So kann man später nochmal Kasse machen, die Lager halten ja nicht ewig.

Von wem stammt denn die Wärmepumpe?


> Und wie gesagt - 500upm als Max-Drehzahl statt der 600 im Datenblatt
> sind auch sehr eigenartig.

Zeig mal.
: Bearbeitet durch User
von Horst (plelli)


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Vaillant Arotherm.
In der Bedienungsanleitung steht der Wert Max.Drehzahl. Es sind sogar 
620U/min @ 100%. 40W Leistung max.
Alle kleinen Typen mit 1 Ventilator (VWL35/55/75) haben denselben 
Ventilator eingebaut.
Seit ca. 1 Jahr gibt es ne neue Serie davon (VWLxx/8.1) - vermutlich ist 
da auch dieser Ventilator eingebaut, da die technischen Daten zum 
Ventilator dieselben sind.
von H. H. (hhinz)


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Selbst bei solchen kundenspezifischen Lüftern sind normalerweise auf den 
Naben der Motoren die Typennummer von EBM zu finden.

Aber wenns ganz blöd läuft, dann ist EBM unschuldig, es handelt sich 
dann um strömungsbedingte Resonanzen.
von Horst (plelli)


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Stimmt - vorn auf dem Lüfter steht eine Typbezeichnung:

s3g450-eu08-14

Diese Typbezeichnung ist auf der öffentlich zugänglichen Seite von EBM 
aber nicht auffindbar.

Was weiterhin da drauf steht und mich etwas wundert:
100W 830U/min

Das hieße, dass die im Datenblatt der WP angegebene max. Drehzahl von 
620U/min auch schon eine reduzierte ist, gegenüber der max möglichen.
Diese 620U/min sollten dann die max 40Watt im Datenblatt ergeben.

Das ganze mag interessant sein, ist aber trotzdem unabhängig von meiner 
mit Stroboskop gemessenen Drehzahl, bei der die Kommutierung den Krach 
macht.
Das sind 2 eindeutig gemessene Werte : die störende Schallfrequenz und 
die Drehzahl, verknüpft mit Faktor 60.
von H. H. (hhinz)


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Horst schrieb:
> s3g450

Die kenne ich, EBM ist unschuldig.

Man müsste wohl den Resonanzbereich durch eine zwischengeschaltete 
Elektronik ausblenden.
Aber es ist zu befürchten, dass Vaillant da ein kundenspezifisches 
Interface einen Riegel vorgeschoben hat.
Schau mal, ob dir ein Datenblatt von EBM hilft.
von Horst (plelli)


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H. H. schrieb:
> Schau mal, ob dir ein Datenblatt von EBM hilft.

Genau dieses Datenblatt bzw überhaupt diesen Typ finde ich nicht auf der 
EBM-Seite.
Aber danke für deine Einschätzung.
Ein Kommutierungsgeräusch könnte es trotzdem sein? Oder wo würdest du 
sonst die Resonanzursache verorten?
Ziel wäre ja, eine Lösung zur Beseitigung zu finden
von Frank O. (frank_o)


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H. H. schrieb:
> Aber wenns ganz blöd läuft, dann ist EBM unschuldig, es handelt sich
> dann um strömungsbedingte Resonanzen.

Da könnte ein Versuch helfen.
Auf die Enden des Flügels zwei bis drei Lagen Klebeband drum rum 
wickeln.
Das ändert das Abreißverhalten der Strömung.
Aber Achtung, nur als Versuch!
von Frank O. (frank_o)


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Horst schrieb:
> Ein Kommutierungsgeräusch könnte es trotzdem sein?

Wird es wohl sonst am ehesten sein.
von H. H. (hhinz)


Angehängte Dateien:

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Siehe Anhang.

Kann natürlich auch komplett kundenspezifisch sein.
von Thomas (mercury3)


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Kann mir kaum vorstellen daß EBM so etwas verkauft. Eher daß der 
Komplettlüfter "falsch" im Gehäuse verbaut ist so daß bei einer 
bestimmten Drehzahl die Blätter mit etwas in der Umgebung interagieren. 
Da reicht eine Strebe oder ein zu nah verlegtes Rohr.....
von Gunnar F. (gufi36)


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Horst schrieb:
> Diese Typbezeichnung ist auf der öffentlich zugänglichen Seite von EBM
> aber nicht auffindbar.

Das kenne ich bei denen aber zur Genüge aus eigenen Erfahrungen. Wir 
setzen viele EBM Lüfter ein und selbst die stehen nicht immer auf deren 
Webseite. Darauf angesprochen sagte man mir ganz offen: Es ist normal, 
auf unserer Seite ist nur ein kleiner Teil des Sortimentes. Statt dessen 
wollen sie den direkten Kundenkontakt. Also wenn du den Rumpf der Nummer 
bei denen findest, ruf einfach an und frage. Ich habe da guten Support 
erhalten.
von Horst (plelli)


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In meinen Fall ist ein Datenblatt vielleicht doch eher nur von 
akademischem Belang. Denn die Frage ist, was kann das zur Lösung des 
Problems beitragen (auch wenn das Datenblatt interessant wäre...)

Ganz praktisch gesehen muss ich mir überlegen, was ich gegen das 
störende Geräusch machen kann.
Der Lüfter und die Ansteuerung sind gesetzt, also vorhanden und nicht 
austauschbar bzw modifizierbar. Das Gerät hat auch noch 2 Jahre 
Garantie.

Mein Ansatz: ich werde demnächst das Gerät mal wieder öffnen, die 
kritische Drehzahl in Aktorenmodus statisch einstellen und versuchen, ob 
ich durch mechanische Experimente (an der Aufhängung drücken, ziehen, 
Luftstrom manipulieren...) die Störfrequenz doch irgendwie reduzieren 
kann.

Wo mir die Erfahrung fehlt:
sind störende Kommutierungsgeräusche bei einem BLDC fix auf eine 
Frequenz fest gesetzt und kommen nur durch entsprechende Resonanz mit 
äußeren Gegebenheiten zu Tage, oder "wandert" so eine Frequenz 
entsprechend der gegebenen äußeren Resonanzmöglichkeiten?

Duch den Tausch des Motors weiß ich ja, dass das umgebende Gehäuse und 
die Aufhängung 1:1 gleich geblieben ist. Lediglich die 3 Lüfterschaufeln 
sind nun andere.
Und die störend Konmmutierungsfrequenz ist nun beim zweiten Motor eine 
andere.
von Thomas (mercury3)


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Horst schrieb:

> Duch den Tausch des Motors weiß ich ja, dass das umgebende Gehäuse und
> die Aufhängung 1:1 gleich geblieben ist. Lediglich die 3 Lüfterschaufeln
> sind nun andere.
> Und die störend Konmmutierungsfrequenz ist nun beim zweiten Motor eine
> andere.

Und GENAU deshalb vermute ich eher eine Wechselwirkung zwischen dem 
Laufrad/Schaufeln und der Umgebung. Haben wir im Automobilbau ständig 
bei den Pusher/Puller Fans am Kühler.....
von Frank O. (frank_o)


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Horst schrieb:
> Lediglich die 3 Lüfterschaufeln
> sind nun andere.

Das ist doch schon mal ein Hinweis darauf, dass es wohl an der Strömung 
liegt.
Ich hatte schon vorgeschlagen, testweise, an Enden der Lüfterflügen 
Klebeband (Gewebeklebeband eignet sich gut) drum rum zu wickeln. Da 
verändert den Strömungsabriss und würde so zumindest zeigen, ob es von 
den Lüfterflügeln kommt.
von Horst (plelli)


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Danke nochmal für die Hinweise!
Ich werde Feedback geben, sobald ich meine geplanten (mechanischen) 
Experimente gemacht habe .. kann aber noch ne Weile dauern.
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