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Dass bei einer Bestellung etwas schiefgelaufen ist, merkt man meist erst, wenn der Elektromotor in der Werkstatt abgeladen wird: Die Flanschbohrungen passen nicht zu denen der Maschine, die Welle ist dicker als die Kupplung, oder der Antrieb läuft zwar, kann aber nicht über den vorhandenen Stern-Dreieck-Anlasser im Schaltschrank gestartet werden. In fast keinem dieser Fälle ist der Elektromotor fehlerhaft. Was fehlt, sind Angaben bei der Bestellung.
In diesem Beitrag gehen wir die Fehlbestellungen durch, die uns in der Praxis am häufigsten begegnen: wie sie entstehen, woran man sie erkennt und wie man sie vor der Bestellung abfängt.
Warum die kW-Angabe allein nicht ausreicht
Der Satz "Wir brauchen einen Elektromotor mit 7,5 kW" ist eine unvollständige Beschreibung, denn dieselbe Leistung bedeutet bei unterschiedlichen Drehzahlen ein sehr unterschiedliches Drehmoment. Das Wellenmoment berechnet sich näherungsweise mit 9550 × kW / Drehzahl. Ein Elektromotor mit 5,5 kW liefert bei 1500 U/min etwa 35 Nm, dieselbe Leistung entspricht bei 1000 U/min etwa 52 Nm. Wurden Riemenscheibenübersetzung oder Getriebe auf diese Werte ausgelegt, beschleunigt ein Antrieb mit falscher Drehzahl die Maschine entweder oder kann die Last nicht bewältigen.
Die Drehzahl wird durch die Polzahl bestimmt. Am 50-Hz-Netz dreht ein 2-poliger Elektromotor mit rund 3000, ein 4-poliger mit rund 1500, ein 6-poliger mit rund 1000 und ein 8-poliger mit rund 750 U/min. Auf dem Typenschild steht ein Wert etwas unterhalb dieser runden Zahl, denn beim Asynchronmotor bleibt die Drehzahl unter Last naturgemäß hinter der Synchrondrehzahl zurück. Steht auf dem Typenschild ein Wert knapp unter 1500, handelt es sich um einen 4-poligen Elektromotor.
Die Spannungsangabe: 230/400 V ist nicht dasselbe wie 400/690 V
Die doppelte Spannungsangabe auf dem Typenschild nennt die Betriebsspannung der Wicklung in Stern- und Dreieckschaltung. Am 400-V-Netz wird ein Elektromotor mit 230/400 V in Stern, ein Elektromotor mit 400/690 V dagegen in Dreieck geschaltet.
Der Unterschied zeigt sich beim Stern-Dreieck-Anlauf: Der Antrieb läuft zunächst in Stern an und arbeitet dann in Dreieck weiter. Das ist nur möglich, wenn die Wicklung für Dreieckbetrieb bei 400 V ausgelegt ist, also bei 400/690 V. Wird in einen Betrieb mit Stern-Dreieck-Schaltschrank ein Elektromotor mit 230/400 V geliefert, ist er zwar intakt, kann mit der vorhandenen Steuerung aber nicht korrekt anlaufen. Als allgemeine Tendenz haben kleinere Leistungen eine 230/400-V-Wicklung und größere eine 400/690-V-Wicklung; verbindlich ist immer das Typenschild. Die Anschlussseite haben wir im Beitrag zum Stern-Dreieck-Schaltplan ausführlich beschrieben.
Wenn der Antrieb nicht an die Maschine passt: Bauform, Flansch und Welle
Auch bei richtiger Leistung und Drehzahl ist die mechanische Verbindung mit der Maschine ein eigenes Thema. Fußausführung (B3), großer Flansch (B5), kleiner Flansch (B14) und kombinierte Fuß-Flansch-Ausführung (B35, B34) sind verschiedene Anbauformen desselben elektrischen Antriebs; bei vertikal betriebenen Elektromotoren kommen Bauformen wie V1 und V5 hinzu.
Am häufigsten verwechselt werden B5 und B14. Beide sind Flanschausführungen, doch bei B5 sind die Flanschbohrungen Durchgangslöcher, durch die die Schraube geführt wird; bei B14 sind die Bohrungen mit Gewinde versehen, und der Flanschdurchmesser ist kleiner. Bei Antrieben, die direkt an ein Getriebe oder eine Pumpe angebaut werden, bedeutet dieser Unterschied, dass sich die Montage gar nicht durchführen lässt. Das Thema haben wir im Vergleich B5 und B14 gesondert behandelt.
Wellendurchmesser und Passfedermaß hängen von der IEC-Baugröße ab. Die Baugröße gibt zugleich die Höhe der Wellenachse über der Aufstellfläche (mm) an: Bei Baugröße 132 liegt die Wellenachse 132 mm über der Grundfläche. Wer beim Austausch die Baugröße kennt, sieht sofort, ob Fußbohrungen und Wellenmaß passen. Alle Montagevarianten finden Sie auf der Seite zu den Bauformen.
Wenn die Einsatzumgebung nicht beschrieben wird
Standard-Drehstrommotoren sind für Schutzart IP55, Isolationsklasse F und Umgebungstemperaturen von −15 °C bis +40 °C ausgelegt. Liegt der Aufstellort über 1000 m oder übersteigt die Umgebungstemperatur 40 °C, kann der Elektromotor dieselbe Leistung nicht mit derselben Sicherheit abgeben; dann wird entweder die nächsthöhere Leistung gewählt oder die Bestellung entsprechend angepasst.
Gleiches gilt für die Schutzart. Eine Lebensmittellinie mit Druckwasserreinigung, eine Brechanlage mit ständigem Staubanfall oder eine Pumpstation an der Küste erfordern eine gesonderte Prüfung, ob IP55 ausreicht. Für solche Fälle sind IP56 und IP65 sowie Isolationsklasse H auf Anfrage als Sonderausführung vorgesehen. Mehr Details liefert der Beitrag zur Wahl von Isolationsklasse und Gehäuse für heiße und staubige Umgebungen.
Bei Umrichterbetrieb: von Anfang an angeben
Drehstrommotoren eignen sich für die Drehzahlregelung am Frequenzumrichter. Ist das bei der Bestellung bekannt, ändert es jedoch einige Entscheidungen:
- Der Elektromotor wird über den eigenen Lüfter auf der Welle gekühlt. Läuft er längere Zeit bei niedriger Drehzahl mit vollem Drehmoment, kann dieser Lüfter nicht ausreichen, und ein Fremdlüfter wird erforderlich.
- Bei langer Leitung zwischen Umrichter und Elektromotor sollte ein du/dt- oder Sinusfilter geprüft werden.
- Bei großen Baugrößen können gegen Lagerströme isolierte Lager oder eine Wellenerdung erforderlich sein.
Lasten mit variablem Drehmoment wie Pumpen und Ventilatoren verhalten sich am Umrichter ganz anders als Lasten mit konstantem Drehmoment wie Förderbänder. Diesen Unterschied erläutern wir im Beitrag zu konstantem und variablem Drehmoment.
