Welche Angaben sind für den Anlauf eines 75-kW-Elektromotors unter Last erforderlich?

Ein 75-kW-Elektromotor erreicht im Leeranlauf seine Drehzahl in wenigen Sekunden; muss dieselbe Maschine dagegen einen gefüllten Brecher, eine wassergefüllte Pumpenleitung oder ein beladenes Förderband in Bewegung setzen, sieht es anders aus. Der Anlauf dauert länger, der Strom bleibt lange hoch, der Schutz kann auslösen, oder der Antrieb kommt gar nicht erst auf Drehzahl. Die meisten dieser Probleme haben ihre Ursache nicht in der Leistung, sondern in Angaben, die bei der Bestellung gefehlt haben. Am Beispiel der 75-kW-Modelle von HEM Motor zeigen wir in diesem Beitrag, welche Informationen für einen Anlauf unter Last zu sammeln sind und wie sie die Entscheidung beeinflussen.

Kennwerte der 75-kW-Modelle

Bei HEM Motor wird die Leistung 75 kW mit Graugussgehäuse in drei Drehzahlen angeboten. Alle Modelle haben Schutzart IP55, Isolationsklasse F, Speisung 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz und einen Servicefaktor (SF) von 1,15.

Das Nenndrehmoment in der Tabelle ist das Drehmoment, das die Maschine bei Bemessungslast dauerhaft abgibt. Anzugsmoment, Anlaufstrom und die drehzahlabhängige Drehmomentkennlinie lassen sich aus dieser Tabelle nicht ablesen; diese Werte stehen in der Modellzeile des technischen Produktkatalogs 2026 und sind für die Berechnung von dort zu übernehmen.

Die eigentliche Frage beim Anlauf unter Last: die Drehmomentdifferenz

Während der Elektromotor aus dem Stillstand hochläuft, stehen sich in jedem Augenblick zwei Drehmomente gegenüber: das Drehmoment, das der Antrieb bei dieser Drehzahl erzeugt, und das Gegenmoment der Maschine bei derselben Drehzahl. Die Differenz ist das Beschleunigungsmoment. Ist sie groß, ist der Anlauf kurz; ist sie klein, dauert er länger; fällt sie bei irgendeiner Drehzahl auf null, bleibt der Antrieb bei dieser Drehzahl hängen und erreicht seine Nenndrehzahl nicht.

Das Gegenmoment verschiedener Maschinen verhält sich sehr unterschiedlich. Ohne diese Kenntnis lässt sich die Frage „Reichen 75 kW?“ nicht richtig beantworten.

• Beim Anlauf geringes, mit der Drehzahl steigendes Moment: Kreiselventilatoren und -pumpen gehören zu dieser Gruppe. Zu Beginn des Anlaufs ist der Widerstand gering; ist das Laufrad jedoch groß und schwer, kann der Anlauf wegen der Trägheit trotzdem lange dauern.
• Drehzahlunabhängiges, annähernd konstantes Moment: Beladene Förderbänder, Schnecken, Kolbenkompressoren und Brecher gehören zu dieser Gruppe. Auch im Anlaufmoment wirkt ein Widerstand nahe der Nennlast.
• Beim Anlauf eine Momentenspitze: Ein mit Material gefüllter Brecher, ein Rührwerk mit abgesetztem Material oder ein festgefrorenes Lager kann im ersten Moment einen Widerstand über dem Nennwert erzeugen. Dies hängt von den Betriebsgewohnheiten an der Maschine ab und muss unbedingt angegeben werden.

Vor der Bestellung zu sammelnde Informationen

Für einen Anlauf unter Last reichen Leistung und Drehzahl allein nicht aus. Erst wenn die folgenden Angaben gemeinsam vorliegen, lassen sich Elektromotor und Anlassverfahren richtig aufeinander abstimmen.

Maschinenseite

• Maschinentyp und Anlaufzustand: Läuft die Maschine entleert oder beladen an? Bleibt der Brecher gefüllt stehen, bleibt Material auf dem Band liegen?
• Gegenmoment beim Anlauf: Der Wert des Maschinenherstellers oder eine Messung mit der bisherigen Maschine. Ist er unbekannt, werden Maschinentyp und Angabe zum beladenen Anlauf genannt.
• Trägheit: Massenträgheitsmoment rotierender Massen wie Schwungrad, großes Ventilatorlaufrad oder schwere Trommel sowie das Übersetzungsverhältnis zur Antriebswelle. Hohe Trägheit verlängert die Anlaufzeit und erwärmt den Antrieb.
• Kraftübertragung: Kupplung, Riementrieb oder Getriebe; Übersetzung und antriebsseitige Drehzahl.

Netz und Anlassverfahren

• Anlassverfahren: Direkt, Stern-Dreieck, Sanftanlasser oder Frequenzumrichter. Welches Verfahren im vorhandenen Schaltschrank verbaut ist und ob es geändert werden kann.
• Transformator und Leitung: Leistung des speisenden Transformators, Leitungsquerschnitt und -länge. Sinkt die Spannung beim Anlauf, nimmt auch das Drehmoment deutlich ab.
• Anlaufhäufigkeit: Wie oft pro Stunde oder Tag angefahren wird und wie viel Zeit zwischen zwei Anläufen liegt. Aufeinanderfolgende Anläufe unter Last erwärmen die Wicklung.

Umgebung und Betrieb

• Betriebsdauer: Dauer- oder Aussetzbetrieb; wie lange unter Volllast gearbeitet wird.
• Umgebung: Umgebungstemperatur, Staub, Aufstellungshöhe und ob die Maschine ausreichend Kühlluft erhält.
• Typenschild der bisherigen Maschine: Bei Austausch Leistung, Drehzahl, Strom und Baugröße sowie gegebenenfalls Aufzeichnungen über Anlaufprobleme.

Wie beeinflusst das Anlassverfahren das Anlaufmoment?

Der häufigste Fehler beim Anlauf unter Last besteht darin, das Anlassverfahren getrennt von der Auswahl des Elektromotors zu betrachten. Dieselbe Maschine zeigt mit unterschiedlichen Verfahren ein völlig anderes Anlaufverhalten.

• Direktanlauf: Der Antrieb nutzt beim Anlauf die gesamte Drehmomentkennlinie laut Katalog, nimmt aber einen hohen Strom aus dem Netz auf. Verkraften Transformator und Leitung diesen Strom, ist dies die stärkste Option für den beladenen Anlauf.
• Stern-Dreieck: Ein Elektromotor mit Typenschildangabe 400/690 V (Δ/Y) wird am 400-V-Netz in Sternschaltung gestartet. Da dabei die Wicklungsspannung sinkt, fallen Strom und Drehmoment auf etwa ein Drittel der Werte beim Direktanlauf. Bei Lasten mit leichtem Anlauf wie Ventilatoren funktioniert das gut; bei einem beladenen Brecher oder Förderband kann der Antrieb in der Sternstufe möglicherweise nicht ausreichend beschleunigen, und beim Umschalten auf Dreieck entsteht ein großer Stromstoß.
• Sanftanlasser: Er begrenzt den Strom, indem er die Spannung schrittweise erhöht; da das Drehmoment mit dem Quadrat der Spannung sinkt, ist die Einstellung bei schwerem Lastanlauf sorgfältig vorzunehmen. Verbreitet ist er bei Pumpen und Ventilatoren mit leichtem Anlauf.
• Frequenzumrichter: Da er bei niedriger Frequenz ein Drehmoment nahe dem Nennwert mit begrenztem Strom liefern kann, ist er das am besten kontrollierbare Verfahren für schwere Anläufe. Unsere Drehstrom-Serien eignen sich für die Drehzahlregelung mit Frequenzumrichter; bei längerem Betrieb mit vollem Drehmoment bei niedriger Drehzahl kann ein Fremdlüfter erforderlich sein, bei langer Leitung zwischen Umrichter und Elektromotor wird ein dU/dt- oder Sinusfilter geprüft. Einzelheiten finden Sie in der Frage zum Betrieb am Umrichter; geben Sie diese Bedingungen bei der Bestellung an.

Was bedeutet SF 1,15 – und was nicht?

Alle HEM Motor Modelle ab 75 kW haben einen Servicefaktor von 1,15. Das zeigt, dass die Maschine mit einer Reserve von etwa 15 % über der Typenschildleistung ausgelegt ist. Diese Reserve ist ein Sicherheitspuffer gegen Messunsicherheiten, schwankende Umgebungsbedingungen und kurzzeitige Lasterhöhungen.

Der Servicefaktor löst kein Anlaufproblem. Welches Drehmoment der Elektromotor beim Anlauf erzeugt, bestimmen die Drehmomentkennlinie im Katalog und das gewählte Anlassverfahren; der SF ändert daran nichts. Ebenso ist es falsch, mit dem Gedanken „Die Reserve ist ja da“ eine kleinere Maschine als erforderlich zu wählen: Ein Antrieb, der seine Reserve ständig ausschöpft, läuft wärmer und hat bei einer unerwarteten Lasterhöhung keinen Puffer mehr. Wählen Sie den Elektromotor nach der tatsächlichen Last und betrachten Sie den SF als zusätzliche Sicherheit.

Beispielszenario: ein beladen anlaufendes Förderband

Der folgende Ablauf ist angenommen und beschreibt keine reale Kundenanwendung. In einem Zuschlagstoffwerk wird ein langes Förderband zum Schichtende mit Material angehalten und läuft am Morgen beladen an. Der Antrieb erfolgt über ein Getriebe durch einen Elektromotor mit 1500 U/min, und im vorhandenen Schaltschrank ist ein Stern-Dreieck-Anlasser verbaut.

• Infrage kommt das 75-kW-Modell mit dem Code 280S-4; auf seinem Typenschild stehen 1486 U/min.
• Das Förderband ist eine Last mit konstantem Drehmoment und läuft beladen an. Da das Drehmoment in der Sternstufe auf etwa ein Drittel des Direktanlaufs fällt, muss zusammen mit Getriebeübersetzung und Bandlast bewertet werden, ob das Band in Sternschaltung beschleunigen kann.
• Zeigt die Bewertung, dass Stern-Dreieck nicht ausreicht, bleiben als Optionen der Direktanlauf – sofern der Transformator geeignet ist – oder ein Frequenzumrichter. Diese Entscheidung ist ebenso wichtig wie die Leistung des Antriebs.
• Da nur einmal täglich angefahren wird, ist die Anlaufhäufigkeit unproblematisch; bei wiederholten Versuchen nach einer Störung muss jedoch die Abkühlung der Maschine abgewartet werden.

Wird im selben Werk eine langsam laufende Trommel mit hoher Trägheit angetrieben, kommt das Modell 315S-6 (985 U/min, Nenndrehmoment 727,2 Nm) infrage, für einen direkt gekuppelten, schnell laufenden Ventilator oder eine Pumpe dagegen das Modell 280S-2 (2975 U/min). In jedem Fall wird die Entscheidung in Kenntnis von Anlaufmoment und Trägheit der Maschine getroffen.

Senden Sie uns Ihre Angaben – wir bewerten den Anlauf gemeinsam

Wenn Sie einen 75-kW-Elektromotor für den Anlauf unter Last auswählen, teilen Sie uns bitte Folgendes mit:

• Leistung, Drehzahl und angetriebene Maschine; ob sie beladen oder leer anläuft
• Falls bekannt: Anlaufmoment und Trägheit, Art und Übersetzung der Kraftübertragung
• Vorhandenes oder geplantes Anlassverfahren, Transformatorleistung und Leitungslänge
• Anlaufhäufigkeit, Betriebsdauer und Umgebungsbedingungen
• Bauform, Spannung und bei Austausch ein Foto des Typenschilds der bisherigen Maschine

Passende Modelle und aktuelle Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Suchen Sie Ersatz für eine vorhandene Maschine, senden Sie uns das Typenschild; wenn Sie die Anlaufbedingungen beschreiben, bestimmen wir das Modell gemeinsam. Bei anderen Fragen erreichen Sie uns über unsere Kontaktseite.