Drehzahlwahl beim 22-kW-Elektromotor: 1500 oder 3000 U/min

Wer einen 22-kW-Elektromotor (30 HP) sucht, stellt sich meist zuerst die Frage: „1500 oder 3000 U/min?“ Beide Maschinen haben dieselbe Leistung, geben an die Arbeitsmaschine aber etwas sehr Unterschiedliches weiter: Der 3000-U/min-Antrieb dreht die Welle doppelt so schnell und liefert das halbe Drehmoment, der 1500-U/min-Antrieb liefert bei halber Drehzahl das doppelte Drehmoment. Ein Elektromotor mit falscher Drehzahl dreht die Maschine entweder zu schnell und überlastet sie, oder er bringt sie gar nicht erst in ihren Arbeitspunkt. Dieser Beitrag zeigt, wie Sie bei 22 kW die Drehzahl passend zur Antriebsart der Maschine wählen und worauf Sie achten sollten, wenn Sie einen Wechsel zwischen beiden Drehzahlen erwägen.

Werte der 22-kW-Modelle mit 1500 und 3000 U/min

Bei HEM Motor wird die Leistung 22 kW mit Graugussgehäuse angeboten. Die Typenschildwerte der Modelle mit 1500 und 3000 U/min im Vergleich:

Beide Modelle haben Schutzart IP55 und Isolationsklasse F. Die Ströme liegen nahe beieinander; der eigentliche Unterschied liegt im Drehmoment und in der Gehäuselänge. Das 1500-U/min-Modell benötigt für das doppelte Drehmoment das längere Gehäuse 180L. Obwohl die Achshöhe gleich ist, unterscheiden sich Fußlochabstand und Wellenendmaße der beiden Baugrößen.

Die Drehzahl bestimmt die Maschine, nicht der Elektromotor

Ausgangspunkt der Drehzahlwahl ist die Frage, mit welcher Drehzahl die Welle der Arbeitsmaschine laufen muss. Die Art der Verbindung zwischen Antrieb und Maschine legt fest, wie diese Drehzahl erreicht wird.

Direktantrieb über Kupplung

Sind Motorwelle und Maschinenwelle über eine Kupplung verbunden, läuft die Maschine mit der Drehzahl des Elektromotors. Die Drehzahlwahl hängt dann von der Auslegungsdrehzahl der Maschine ab und ist nicht veränderbar. Wird eine Kreiselpumpe, die für rund 2950 U/min ausgelegt ist, mit einem 1500-U/min-Antrieb betrieben, erreicht sie nur annähernd ein Viertel ihrer Förderhöhe; wird umgekehrt eine für 1450 U/min ausgelegte Pumpe mit 3000 U/min angetrieben, werden Pumpe und Elektromotor überlastet. Bei einer gekuppelten Maschine bedeutet ein Drehzahlwechsel, die Maschine selbst zu wechseln.

Riementrieb

Bei Riementrieben wird die Maschinendrehzahl über das Riemenscheibenverhältnis eingestellt; auf dem Papier sind damit beide Antriebe einsetzbar. Um mit 3000 U/min dieselbe Maschinendrehzahl zu erreichen, muss jedoch die motorseitige Riemenscheibe kleiner oder die maschinenseitige größer sein. Eine kleine Riemenscheibe führt zu häufigerer Biegung des Riemens, höherer Riemenspannung und größerer Querkraft auf der Welle. Bei Riementrieben mit großem Übersetzungsverhältnis (also langsam laufender Maschine) ergibt ein 1500-U/min-Antrieb daher meist eine ausgewogenere Anordnung.

Getriebeantrieb

Getriebe werden für eine bestimmte Eingangsdrehzahl ausgewählt, und die meisten Standardgetriebe sind für 1500 U/min Antriebsdrehzahl definiert. Wird an dasselbe Getriebe ein 3000-U/min-Elektromotor angebaut, verdoppelt sich die Abtriebsdrehzahl, das Abtriebsdrehmoment halbiert sich, und Lager und Dichtungen auf der Antriebsseite des Getriebes können über die zulässige Grenze belastet werden. Prüfen Sie beim Getriebeantrieb vor einem Drehzahlwechsel die Eingangsdrehzahlgrenze des Getriebeherstellers. Weitere Punkte zum Anbau eines Antriebs an ein Getriebe sind auf der Seite Elektromotoren für Getriebe zusammengefasst.

1500 oder 3000: Entscheidungsliste

• 3000 U/min (180M-2) kann sinnvoll sein: Bei direkt gekuppelten, für hohe Drehzahl ausgelegten Kreiselpumpen und Ventilatoren; bei schnell laufenden Gebläsen und manchen Kompressoren; bei Anwendungen, für die der Maschinenhersteller einen zweipoligen Elektromotor vorsieht.
• 1500 U/min (180L-4) kann sinnvoll sein: Bei allgemeinen Maschinenantrieben; bei Förderbändern, Rührwerken und Schnecken mit Getriebe; bei Lasten mit schwerem Anlauf oder hohem Drehmomentbedarf; bei Riementrieben mit großem Übersetzungsverhältnis.
• Beide Varianten prüfen: Bei riemengetriebenen Ventilatoren sind beide Drehzahlen möglich; hier werden Riemenscheibengröße, Riemengeschwindigkeit und zulässige Drehzahl des Laufrads gemeinsam bewertet.

Diese Liste zeigt allgemeine Tendenzen; allein anhand der Maschinenbezeichnung lässt sich keine verbindliche Drehzahl oder Leistung empfehlen. Last, Betriebsdauer, Anlaufbedingungen und Verbindungsart müssen gemeinsam betrachtet werden.

Zusätzliche Aspekte der hohen Drehzahl

Ein 3000-U/min-Elektromotor kann attraktiv wirken, weil er kleiner ist und ein geringeres Drehmoment hat als ein 1500-U/min-Antrieb gleicher Leistung. Berücksichtigen Sie vor der Auswahl folgende Punkte:

• Geräusch: Zweipolige Maschinen laufen wegen der hohen Lüfter- und Rotordrehzahl in der Regel lauter. In geschlossenen Räumen, in denen sich ständig Personen aufhalten, macht sich dieser Unterschied bemerkbar.
• Lager und Schmierung: Hohe Drehzahlen können eine häufigere Wartung der Lager erfordern. Auf Schmierintervall und Lagertemperatur ist zu achten.
• Wuchtung und Ausrichtung: Bei hoher Drehzahl verstärken Fluchtungsfehler der Kupplung und Unwucht die Schwingungen schneller. Die Kupplung muss genauer ausgerichtet werden.
• Wellenende: Bei manchen Baugrößen kann das Wellenende des zweipoligen Modells vom vierpoligen abweichen. Lesen Sie vor der Bestellung von Kupplungs- oder Riemenscheibennabe das Maß Ihres Modells in den technischen 2D-Zeichnungen ab.

Beispiel: Drehzahlwechsel bei einem riemengetriebenen Ventilator

Der folgende Ablauf ist ein angenommenes Beispiel. In einem Werk ist der 22-kW-Antrieb mit 1500 U/min eines riemengetriebenen Radialventilators ausgefallen, und da ein 3000-U/min-Elektromotor vorrätig ist, wird ein Drehzahlwechsel erwogen.

• Ventilatordrehzahl beibehalten: Die Betriebsdrehzahl des Laufrads darf sich nicht ändern. Um mit 3000 U/min dieselbe Ventilatordrehzahl zu erreichen, muss der Durchmesser der motorseitigen Riemenscheibe etwa halbiert werden.
• Riemenscheibe prüfen: Eine so kleine Riemenscheibe kann den für das Riemenprofil zulässigen Mindestdurchmesser unterschreiten; die Lebensdauer des Riemens sinkt und die Querkraft auf der Welle steigt.
• Grundrahmen prüfen: Der Wechsel von Baugröße 180L auf 180M ändert den Fußlochabstand; Spannschlitten oder Grundrahmen müssen gegebenenfalls angepasst werden.
• Ergebnis: In diesem Beispiel ist der problemloseste Weg die Rückkehr zum Modell 180L-4 mit derselben Drehzahl wie die bisherige Maschine. Ein Drehzahlwechsel kommt nur infrage, wenn Riemenscheiben, Riemen und Grundrahmen neu berechnet werden.

Gibt es im selben Werk ein Rührwerk mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmomentbedarf, ist möglicherweise keine der beiden Varianten geeignet; dann kann das Modell 200L2-6 (22 kW, 6-polig, 980 U/min, IEC 200L, 400/690 V, Nenndrehmoment 214,4 Nm) in Betracht kommen.

Angaben für die Bestellung

• Betriebsdrehzahl der Maschine und Verbindungsart (Kupplung, Riementrieb, Getriebe)
• Bei Riementrieb die Durchmesser der Riemenscheiben an Antrieb und Maschine; bei Getriebe dessen Eingangsdrehzahl
• Bauform (B3, B5, B35 usw.) und bei Austausch die Baugröße der bisherigen Maschine
• Netzspannung und Anlassverfahren
• Bei Austausch ein Foto des Typenschilds der bisherigen Maschine

Die 22-kW-Modelle und ihre aktuellen Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Wenn Sie bei der Drehzahlwahl unsicher sind, senden Sie uns das Typenschild Ihrer vorhandenen Maschine – wir bestimmen gemeinsam das passende Modell; für weitere Fragen nutzen Sie bitte unsere Kontaktseite.