Drehstrom-Elektromotoren der IEC-Baugrößen 132–355: Austausch, Sockel und Achshöhe bei großen Baugrößen

Auch bei den IEC-Baugrößen zwischen 132 und 355 gibt die Baugrößenzahl die Höhe von der Fußauflage bis zur Wellenmitte in Millimetern an. Was den Austausch in diesem Bereich erschwert, ist nicht das Lesen der Kennung, sondern dass der Elektromotor schwerer wird, der Sockel auf Beton oder einem Grundrahmen fest verankert ist und der Spielraum für die Ausrichtung kleiner wird. Da dieselbe Leistung je nach Drehzahl in eine ganz andere Baugröße fallen kann, kostet eine Fehlauswahl beim großen Elektromotor den Ab- und Neubau des Sockels.

Dieser Beitrag konzentriert sich auf den Austausch bei großen Baugrößen: Zusammenhang von Leistung, Drehzahl und Baugröße, Sockel, Kupplungsausrichtung, Anheben und Lage des Klemmenkastens. Die Leistungsliste aller Baugrößen finden Sie auf der Seite IEC-Baugrößen – Leistungstabelle; diese Liste wiederholen wir hier nicht.

Gleiche Leistung, andere Drehzahl, andere Baugröße

Stellen Sie bei der Auswahl großer Leistungen zuerst diese Frage: Welche Drehzahl verlangt die Maschine? Die Baugröße bestimmt vor allem der Drehmomentbedarf. Ein Elektromotor mit 1000 U/min liefert dieselbe Leistung mit etwa dem dreifachen Drehmoment eines Motors mit 3000 U/min; dieses Drehmoment verlangt einen größeren Rotor und ein größeres Gehäuse.

Die folgende Tabelle zeigt für fünf Leistungsstufen aus den Produktdaten von HEM Motor, wie sich die Baugröße mit der Polzahl ändert:

Aus der Tabelle ergeben sich zwei praktische Folgerungen. Erstens führt bei 37 kW der Wechsel von 2- auf 6-polig von Baugröße 200 auf 250; eine Drehzahländerung ändert also auch die Achshöhe. Zweitens teilen sich 2- und 4-polige Modelle ab 75 kW oft dieselbe Baugrößenzahl. Auch wenn die Baugröße dann gleich aussieht, können Wellenende und Lageranordnung je nach Polzahl abweichen; vergleichen Sie die technische Zeichnung, bevor Sie einen 2-poligen Elektromotor als „gleiche Baugröße“ anstelle eines 4-poligen einsetzen.

Was ändern die Buchstaben S, M, L bei großen Baugrößen?

Bei Baugröße 315 gibt es drei Längen mit den Buchstaben S, M und L. In der Liste von HEM Motor hat bei 4 Polen der 315S-4 110 kW, der 315M-4 132 kW und der 315L1-4 160 kW. Die Achshöhe ist bei allen dreien gleich; es ändern sich die Gehäuselänge und damit der Längsabstand der Fußbohrungen.

In der Praxis kommt häufig Folgendes vor: Der alte Elektromotor ist ein 315S, benötigt wird eine Leistungsstufe mehr, und geliefert wird ein 315M. Die Kupplungsseite bleibt an ihrem Platz, doch die hinteren Fußbohrungen passen nicht zum Sockel. Es müssen neue Bohrungen in den Sockel gesetzt oder eine Zwischenplatte eingelegt werden. Planen Sie eine Leistungserhöhung, prüfen Sie vor der Bestellung anhand der Zeichnung, ob sie Arbeiten am Sockel nach sich zieht. Passende Modelle von HEM Motor und aktuelle Preise finden Sie im Online-Shop.

Sockel: Gleiche Baugröße ist nur die halbe Miete

Bei großen Elektromotoren ist der Sockel meist eine auf einem Stahlrahmen oder Betonfundament verankerte Platte. Stimmt die Baugrößenzahl, liegt die Wellenachse auf gleicher Höhe; dennoch werden folgende Punkte gesondert geprüft:

• Ebenheit der Fußauflagen: Liegt einer der vier Füße nicht auf, verspannt sich das Gehäuse beim Anziehen der Schrauben. Dieser „Kippfuß“ macht sich später als Vibration und Lagererwärmung bemerkbar; vor dem Anziehen wird jeder Fuß mit Fühlerlehren geprüft.
• Unterlegblechpaket: Die Unterlegbleche unter dem alten Elektromotor werden nicht unverändert übernommen. Jeder Motor hat eine eigene Toleranz der Fußhöhe; die Bleche werden nach der Ausrichtungsmessung neu zusammengestellt.
• Zustand von Verankerung und Schrauben: Hat ein jahrelang genutzter Sockel Risse, gelockerte Anker oder beschädigte Gewinde, erfährt auch der neue Elektromotor dieselben Vibrationen.
• Längsposition: Das Wellenende des neuen Elektromotors kann gegenüber dem alten weiter vorn oder hinten liegen. Der Abstand zwischen den Kupplungsnaben muss im vom Kupplungshersteller angegebenen Bereich bleiben.

Kupplungsausrichtung: engere Toleranz beim großen Elektromotor

Bei großer Leistung überträgt die Welle ein hohes Drehmoment; schon ein kleiner Versatz verschleißt Kupplungselemente, Lager und Dichtungen schnell. Die Ausrichtung erfolgt in zwei Richtungen: Parallelversatz und Winkelversatz zwischen den Wellen. Gemessen wird mit Messuhr oder Laser-Ausrichtgerät, korrigiert wird auf der Motorseite mit Unterlegblechen und seitlichen Stellschrauben.

Zwei weitere Details sind zu beachten. Bei heiß laufenden Maschinen wie Pumpen oder Ventilatoren kann die Wärmedehnung die Wellenachse anheben; gibt der Maschinenhersteller ein Vorhaltemaß für die Kaltausrichtung vor, ist es einzuhalten. Außerdem wird die Ausrichtung ein letztes Mal bei angeschlossenen Rohr- und Kanalverbindungen geprüft; Spannungen aus den Anschlüssen können den Elektromotor verschieben. Zu den Schritten der ersten Inbetriebnahme siehe den Beitrag Inbetriebnahme von Elektromotoren.

Ringschraube und Transport

Große Graugussgehäuse haben oben meist eine Ringschraube (Transportöse). Sie ist nur für das Anheben des Elektromotors selbst ausgelegt. Den Motor mit montierter Riemenscheibe, Kupplung oder Maschinenteilen an der Ringschraube anzuheben, belastet Öse und Gehäuse über die Auslegung hinaus.

Bei großen Gehäusen mit zwei Ringschrauben ist der Kettenwinkel wichtig; die Ketten sollten möglichst senkrecht ziehen, bei Bedarf wird eine Traverse verwendet. Es wird geprüft, ob das Gewinde der Ringschraube vollständig eingeschraubt ist und der Ring am Gehäuse anliegt. Beim Absetzen auf den Sockel werden die Füße nicht geschleift; Grate an der Fußauflage stören die Ausrichtung.

Lage des Klemmenkastens und Kabeleinführung

Bei der horizontalen Standardmontage sitzt der Klemmenkasten meist oben auf dem Gehäuse. Bei großen Elektromotoren sind die Kabelquerschnitte dick und die Biegeradien groß; deshalb ist wichtig, aus welcher Richtung das Kabel kommt. Saß der Kasten beim alten Elektromotor seitlich oder kommt der Kabelkanal aus einer bestimmten Richtung, geben Sie die Kastenlage des neuen Motors bei der Bestellung an.

Es gibt Ausführungen, bei denen sich der Kasten drehen und damit die Kabeleinführungsrichtung ändern lässt; auch das gehört zu den Punkten, die bei der Bestellung zu klären sind. Den Kabelquerschnitt berechnet der Projekt- oder Schaltanlageningenieur nach Motorstrom, Kabellänge, Verlegeart und Umgebungstemperatur. Die meisten Graugussmodelle von HEM Motor ab Baugröße 132 haben eine Wicklung für 400/690 V (Δ/Y); am 400-V-Netz werden sie in Dreieck geschaltet und eignen sich für den Stern-Dreieck-Anlauf.

Hypothetisches Beispiel: Leistungserhöhung bei Baugröße 315

Angenommen, eine Anlage hat einen Ventilatormotor mit 110 kW, 1500 U/min und Baugröße 315S, und für einen höheren Volumenstrom des Ventilators soll auf 132 kW erhöht werden. In der Liste von HEM Motor entspricht 132 kW bei 4 Polen dem 315M-4: Nenndrehzahl 1488 U/min, Bemessungsstrom bei 400 V 224 A, Nenndrehmoment 847,2 Nm.

Die Achshöhe bleibt gleich, doch das Gehäuse 315M ist länger als 315S; für die hinteren Fußbohrungen muss der Sockel angepasst werden. Da der Strom steigt, werden auch Kabel, Schaltgeräte und Schutzeinstellungen neu berechnet. Diese Entscheidung fällt erst, nachdem mit dem Ventilatorhersteller bestätigt wurde, dass der Ventilator die neue Leistung tatsächlich benötigt.

Fazit: Was bei großen Baugrößen vor der Bestellung zu tun ist

Bei Baugröße 132–355 gelingt die richtige Auswahl, wenn Leistung, Drehzahl, Baugrößenbuchstabe und Bauform gemeinsam gelesen werden. Vergleichen Sie Maße nicht nach Schätzung, sondern anhand der technischen Zeichnungen. Alle Modelle mit Graugussgehäuse sind auf der Seite Elektromotoren mit Graugussgehäuse aufgeführt.

Beispielmodelle: 180L-4 (22 kW, 1470 U/min), 280M-4 (90 kW, 1486 U/min), 315M-4 (132 kW, 1488 U/min) und 355M1-6 (160 kW, 990 U/min). Passende Modelle und aktuelle Preise finden Sie auf der Seite Elektromotoren kaufen. Senden Sie Foto des Leistungsschilds, Drehzahl und Anbauangaben Ihres vorhandenen Elektromotors über die Seite zum Senden des Typenschilds und fordern Sie ein Angebot für das passende Modell an.

Häufige Fragen

Kann anstelle eines Elektromotors mit Baugröße 280 einer mit Baugröße 315 eingebaut werden?

Die Wellenachse liegt höher und die Fußanordnung ändert sich; deshalb sind Anpassungen an Sockel und Kupplungsseite nötig. Bleiben Sie nach Möglichkeit bei derselben Baugröße; ist das unvermeidbar, wird ein Zwischensockel nach Zeichnung vorbereitet.

Sind 2- und 4-polige Elektromotoren derselben Baugröße untereinander austauschbar?

Die Achshöhe ist gleich, doch wegen der anderen Drehzahl verträgt die Maschine das unter Umständen nicht. Bei großen Baugrößen kann sich auch das Wellenende je nach Polzahl unterscheiden; bestätigen Sie dies anhand der technischen Zeichnung.

Kann ich die Unterlegbleche des alten Elektromotors beim neuen verwenden?

Als Ausgangspunkt ja, doch die endgültige Anordnung der Bleche ergibt sich aus der Ausrichtungsmessung. An jedem Fuß ist zusätzlich eine Kippfußprüfung durchzuführen.

Kann ich die Lage des Klemmenkastens nach der Bestellung ändern?

Kastenlage und Kabeleinführungsrichtung hängen vom Aufbau des Elektromotors ab; eine nachträgliche Änderung ist nicht immer möglich. Am sichersten ist es, die Richtung des Kabels bei der Bestellung anzugeben.