Ein Kompressor erzeugt selten genau die Luftmenge, die der Betrieb verbraucht. Seine Regelung gleicht die Differenz aus. Es gibt drei große Familien: den Aussetzbetrieb (Ein/Aus), bei dem der Motor stoppt, sobald der Druck erreicht ist; die Last-Leerlauf-Regelung, bei der der Motor weiterläuft, ohne Luft zu liefern; und die Drehzahlregelung, bei der der Motor langsamer wird, um dem Bedarf zu folgen. Alle drei beruhen auf demselben Prinzip: einem Druckband und einer Luftreserve im Behälter.
Dieser Ratgeber beschreibt, wie die einzelnen Betriebsarten arbeiten. Ob sich die Drehzahlregelung in Ihrem Fall lohnt, lesen Sie unter drehzahlgeregelter Kompressor oder feste Drehzahl.
Der Ausgangspunkt: zwei Druckschwellen
Jeder geregelte Kompressor arbeitet zwischen zwei Drücken:
- dem Abschaltdruck (oder Leerlaufdruck): Ist er erreicht, hört der Kompressor auf zu liefern;
- dem Einschaltdruck (oder Lastdruck): Hat der Verbrauch den Druck bis dorthin gesenkt, liefert er wieder.
Der Abstand zwischen beiden heißt Schaltdifferenz. Bei Kolbenkompressoren misst sie ein Druckschalter, bei Schraubenkompressoren ein Drucksensor, der mit der Steuerung verbunden ist. Der untere Druck muss über dem Bedarf der Werkzeuge bleiben, Netzverluste eingeschlossen.
Betriebsart 1: Aussetzbetrieb
Der Motor startet beim unteren Druck, läuft mit voller Leistung bis zum oberen Druck und bleibt dann ganz stehen. So arbeiten Kolbenkompressoren auf Behälter.
- Vorteil: Im Stillstand wird keine Energie verbraucht. Einfach und robust.
- Grenze: Jeder Start belastet den Motor und die Elektroinstallation. Die zulässige Zahl der Starts pro Stunde ist begrenzt, siehe Motoranleitung. Bei stark schwankendem Verbrauch muss der Behälter großzügig sein, um die Schaltspiele zu strecken.
Diese Betriebsart passt zum Aussetzbetrieb im Wortsinn, einige Minuten pro Stunde: Das ist die Logik unserer E-Serie mit Druckschalter und Sicherheitsventil am Behälter.
Betriebsart 2: Last-Leerlauf
Üblich bei Schraubenkompressoren mit fester Drehzahl. Beim oberen Druck schließt ein Ventil die Ansaugung: Die Schraube dreht weiter, saugt aber keine Luft mehr an. Der Kompressor läuft im Leerlauf. Beim unteren Druck öffnet das Ventil wieder: Er geht zurück auf Last.
- Vorteil: Der Motor bleibt nicht bei jedem Zyklus stehen. Das schont ihn und erlaubt dicht aufeinanderfolgende Zyklen.
- Grenze: Im Leerlauf nimmt der Motor noch einen beträchtlichen Teil seiner Leistung auf, als übliche Größenordnung etwa ein Viertel, ohne Luft zu liefern.
Die meisten dieser Maschinen kombinieren beide Betriebsarten: Nach einer eingestellten Leerlaufzeit schaltet die Steuerung den Motor ab und startet ihn wieder, wenn der Druck fällt. Man spricht dann von Dual- oder Nachlaufregelung.
Betriebsart 3: Drehzahlregelung
Ein Frequenzumrichter steuert die Motordrehzahl nach dem gemessenen Druck. Sinkt der Verbrauch, wird der Motor langsamer; steigt er, wird er schneller. Der Druck bleibt nahe an einem Sollwert, statt in einer Schaltdifferenz zu pendeln.
Die Drehzahlregelung hat einen Regelbereich: Unterhalb der Mindestdrehzahl kann die Maschine nicht weiter verlangsamen. Verbraucht der Betrieb weniger als dieses Minimum, fährt sie auf den eingestellten Druck, schaltet ab und startet wieder, wenn der Druck sinkt. Genau so arbeiten die Schraubenkompressoren unserer S-Serie mit Permanentmagnetmotor und Frequenzumrichter: Sie stellen den Arbeitsdruck ein, der Kompressor fährt bis zu diesem Wert, schaltet selbst ab und startet unter der eingestellten Schwelle selbsttätig neu.
Der Behälter bestimmt den Takt
Im Aussetzbetrieb wie bei Last-Leerlauf bestimmt der Behälter die Zeit zwischen zwei Zyklen. Die Luft, die er zwischen beiden Schwellen abgibt, beträgt in Litern freier Luft:
nutzbare Reserve ≈ Behältervolumen (L) × Schaltdifferenz (bar)
Ein Beispiel mit anzupassenden Werten:
- Kompressor mit fester Drehzahl, 1.100 l/min, Behälter 500 L, Druckband 7 bis 8 bar. Nutzbare Reserve: 500 × 1 = 500 Liter.
- Der Betrieb verbraucht 600 l/min. Der Druck fällt in 500 ÷ 600 ≈ 50 Sekunden von 8 auf 7 bar.
- Der Kompressor füllt mit einem Überschuss von 1.100 − 600 = 500 l/min nach: Er braucht 500 ÷ 500 = 1 Minute.
- Ein vollständiger Zyklus dauert etwa 1,8 Minuten, also 33 Schaltspiele pro Stunde.
Am ungünstigsten ist der Fall, in dem der Betrieb etwa die Hälfte der Liefermenge verbraucht: Dann liegen die Zyklen am dichtesten. Um sie zu strecken, gibt es zwei Hebel:
- Ein größerer Behälter: Mit 1.000 L sind es nur noch etwa 16 Schaltspiele pro Stunde.
- Eine größere Schaltdifferenz: Sie streckt die Zyklen ebenfalls, zwingt aber zu höherem Druck. Jedes zusätzliche bar kostet als übliche Größenordnung etwa 7 % mehr Energie.
Der Rechner für die Druckluftbehälter-Größe erledigt diese Rechnung für Ihre Anlage.
Und bei mehreren Kompressoren?
Speisen zwei Maschinen dasselbe Netz, werden sie in Kaskade geschaltet: Eine Grundlastmaschine läuft durch, die zweite startet nur für Spitzen. Ihre Schwellen sind versetzt, damit sie sich nicht ständig abwechseln. Eine drehzahlgeregelte Maschine als Spitzenlastmaschine neben einer Grundlastmaschine folgt den Schwankungen, ohne Leerlaufzeiten anzuhäufen.
Die passende Regelung für den Einsatz
| Einsatz | Passende Regelung |
|---|---|
| Einige Minuten pro Stunde, stoßweise | Aussetzbetrieb auf Behälter, Kolbenkompressor |
| Hoher, gleichmäßiger Bedarf, Maschine fast immer auf Last | Gut ausgelegte Last-Leerlauf-Regelung |
| Bedarf, der sich im Tagesverlauf ändert | Drehzahlregelung, mit Behälter für Spitzen |
| Mehrere Maschinen an einem Netz | Kaskade, mit drehzahlgeregelter Spitzenlastmaschine |
Was der Leerlauf kostet, beziffert der Stromkostenrechner. Der Konfigurator schlägt anhand Ihrer Werkzeuge Kompressor und Behälter vor, und unsere Techniker prüfen die Einstellungen mit Ihnen über eine Angebotsanfrage.