Elektromotor für Ofen-Umluftventilatoren: Einfluss der Wärme und Auswahl

Beim Umluftventilator eines Ofens gelangt Wärme auf drei Wegen zum Elektromotor: durch Wärmeleitung über Ventilatorwelle und Anschlussplatte, durch Strahlung vom heißen Ofenblech und über die erwärmte Luft, die der Eigenlüfter des Elektromotors ansaugt. Diese Wärme schadet vor allem der Wicklungsisolation, dem Lagerfett und den Kabeln im Klemmenkasten. Ein Standard-Drehstrommotor wird deshalb außerhalb der heißen Zone an einer Stelle betrieben, an der er kühle Luft ansaugen kann. Bei der Auswahl ist die Lufttemperatur am Einbauort ebenso entscheidend wie die Leistung.

Dieser Beitrag behandelt weniger die allgemeine Auswahl des Ofenventilatormotors als vielmehr die Fragen, was Wärme im Elektromotor schädigt, wie man das vor Ort erkennt und wie sich die Befunde auf die Auswahl auswirken.

Welches Bauteil des Elektromotors wird wie von Wärme beeinflusst?

Nicht alle Bauteile des Elektromotors sind gleich stark betroffen. Wer weiß, wo ein Schaden beginnt, kann leichter unterscheiden, ob das Problem im Elektromotor oder in der Ventilatoranordnung liegt.

Beachten Sie bei der Tabelle: Die meisten Symptome deuten auf eine Überlastung hin, obwohl der Strom unter dem Typenschildwert liegen kann. In diesem Fall ist nicht zu wenig Leistung das Problem, sondern Wärme, die von außen in den Elektromotor getragen wird.

Was sagt Isolationsklasse F aus – und was nicht?

Die Drehstrommodelle im Programm von HEM Motor haben Isolationsklasse F und Schutzart IP55. Klasse F bezeichnet die höchste Temperaturklasse, der das Wicklungsmaterial standhält (laut Norm 155 °C). Diese Grenze bezieht sich nicht auf die Luft um den Elektromotor, sondern auf die heißeste Stelle in der Wicklung.

Die Wicklungstemperatur setzt sich aus zwei Anteilen zusammen: der Temperatur der Kühlluft und der Eigenerwärmung des Elektromotors unter Last. Wird die Luft am Ofen wärmer, wächst der erste Anteil, und die Wicklung nähert sich bei gleicher Last der Klassengrenze. Nach gängiger Ingenieurpraxis verkürzt jeder dauerhafte Anstieg der Wicklungstemperatur um etwa 10 Grad die Lebensdauer der Isolation deutlich, grob um die Hälfte. Auch wenn der Elektromotor weiterläuft, sinkt seine Lebensdauer an einer heißen Stelle daher unbemerkt.

Die Typenschildwerte gelten für Standard-Umgebungsbedingungen. Ist die Luft am Einbauort wärmer, kann eine Leistungsreduzierung oder eine größere Baugröße nötig sein. Für diese Bewertung müssen Sie die Umgebungstemperatur bei der Bestellung angeben; ein vor Ort gemessener Wert liefert das genaueste Ergebnis, eine geschätzte Zahl nicht. Einzelheiten zur Kühlung finden Sie im Beitrag Kühlarten IC411 und IC416.

Wie erkennen Sie vor Ort, ob Wärme den Elektromotor erreicht?

Schon einige einfache Messungen vor der Bestellung eines neuen Elektromotors zeigen die Ursache. Messen Sie, nachdem der Ofen Betriebstemperatur erreicht hat und der Elektromotor mindestens eine Stunde gelaufen ist.

• Ansaugluft: Messen Sie die Lufttemperatur hinter der Lüfterhaube des Elektromotors, also dort, wo die Luft angesaugt wird. Notieren Sie, wie viel wärmer sie ist als die übrige Werkstattluft.
• Vergleich vorderes und hinteres Lagerschild: Messen Sie mit einem berührungslosen Thermometer das vordere Lagerschild auf der Wellenseite und das hintere auf der Lüfterseite. Ist das vordere deutlich heißer, wird Wärme über die Welle eingeleitet.
• Strommessung: Messen Sie den Strom aller drei Phasen bei kaltem Ofen und bei Betriebstemperatur und vergleichen Sie ihn mit dem Typenschildstrom.
• Gehäuseoberfläche: Gibt es einen deutlichen Unterschied zwischen der dem Ofen zugewandten und der abgewandten Gehäuseseite, wirkt Strahlung; ein Hitzeschild dazwischen kann helfen.
• Sichtprüfung: Achten Sie auf verhärtete Kabelmäntel, Risse in der Klemmenkastendichtung und Fettspuren im Lagerbereich.

Sind Gehäuse und vorderes Lagerschild trotz Strom unter dem Typenschildwert sehr heiß, ist ein größerer Elektromotor allein keine Lösung. Zuerst müssen Wärmebarriere auf der Ventilatorseite, Kühlscheibe und Luftströmung um den Elektromotor korrigiert werden.

Wie wirken sich die Messergebnisse auf die Auswahl aus?

Liegen die Befunde vor, gilt folgende Entscheidungsreihenfolge:

• Einbauort und Luftströmung: Lässt sich die angesaugte Luft kühlen (Lüftungsöffnung, Konsole zur Erhöhung des Elektromotors, Strahlungsschild), ist dies immer der erste Schritt.
• Leistungsreserve: Lässt sich die Lufttemperatur nicht senken, wird die nächsthöhere Leistung oder Baugröße geprüft. Ein weniger belasteter Elektromotor erwärmt sich selbst weniger; die Temperatur der angesaugten Luft ändert das aber nicht.
• Kaltanlauf: Bei kaltem Ofen ist die Luft dichter, der Ventilator nimmt mehr Leistung auf. Fordern Sie beim Ventilatorhersteller die Wellenleistung im Kaltbetrieb an; die Auswahl muss auch diesen Wert abdecken.
• Drehzahl: Die Auslegungsdrehzahl des Laufrads bleibt erhalten. Bei direkt gekuppelten Ventilatoren wird die Polzahl nicht geändert.
• Drehzahlregelung: Läuft der Ventilator während des Aufheizens langsam, dreht auch der Eigenlüfter des Elektromotors langsamer. Unsere Drehstrom-Baureihen eignen sich für die Drehzahlregelung am Frequenzumrichter. Bei längerem Betrieb mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment kann ein Fremdlüfter nötig sein; bei langer Leitung zwischen Umrichter und Elektromotor wird ein dU/dt- oder Sinusfilter geprüft. Diese Bedingungen werden bei der Bestellung angegeben. Einzelheiten finden Sie in der Frage zum Betrieb am Umrichter.

Soll der Elektromotor direkt im Heißgas oder im Ofenraum arbeiten, ist das keine Aufgabe für einen Standard-Elektromotor. Dafür ist ein spezieller Hochtemperaturmotor nötig, und solche Ausführungen können außerhalb des Umfangs der Standardbaureihe im Katalog 2026 von HEM Motor liegen. Fragen Sie uns mit den Angaben zu Ihrer Anwendung.

Beispielmodelle mit Graugussgehäuse aus dem für Ofenumluftventilatoren üblichen Leistungsbereich:

• 112M-4 Grauguss: 4 kW (5,5 PS), 4-polig, 1450 U/min, IEC 112M, 400/690 V (Δ/Y), 7,95 A. Für kleine Trocken- und Aushärteöfen.
• 132M-4 Grauguss: 7,5 kW (10 PS), 4-polig, 1460 U/min, IEC 132M, 400/690 V (Δ/Y), 14,3 A, 49,1 Nm.
• 160L-4 Grauguss: 15 kW (20 PS), 4-polig, 1465 U/min, IEC 160L, 400/690 V (Δ/Y), 27,3 A, 97,8 Nm. Für den Hauptumluftventilator großvolumiger Öfen.

Passende Modelle von HEM Motor und aktuelle Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Für andere Ventilatoranwendungen besuchen Sie die Seite Elektromotoren für Ventilatoren und Absaugungen.

Angenommenes Beispiel: Ventilatormotor mit häufigem Ausfall des vorderen Lagers

Dieses Beispiel ist konstruiert, um die Prüfreihenfolge zu zeigen; es handelt sich nicht um eine reale Kundenanwendung. Am Umluftventilator in der Seitenwand eines Aushärteofens muss beim Elektromotor mit 7,5 kW, 1460 U/min und Baugröße 132M in kurzen Abständen das vordere Lager getauscht werden.

• Die Messung ergibt einen Strom unter dem Typenschildwert, das vordere Lagerschild ist jedoch deutlich heißer als das hintere. Die Wärme wird über die Welle eingeleitet.
• Auf der Ventilatorseite fällt auf, dass die Kühlscheibe bei einer früheren Reparatur nicht wieder montiert wurde; Kühlscheibe und Wärmedämmung der Anschlussplatte werden erneuert.
• Als Ersatz für den alten Elektromotor mit hitzegeschädigter Wicklung wird bei gleicher Leistung, Drehzahl und Baugröße das Modell 132M-4 Grauguss gewählt; die am Einbauort gemessene Lufttemperatur wird bei der Bestellung angegeben.
• Nach der Inbetriebnahme werden dieselben Messungen wiederholt, und die Temperatur des vorderen Lagerschilds wird weiter überwacht.

Fazit: Diese Angaben vor der Bestellung senden

Beim Ofenventilator liegt das Problem des Elektromotors meist nicht in der Leistung, sondern in der Wärme, die zu ihm gelangt. Für das richtige Modell senden Sie bitte folgende Angaben zusammen:

• Leistung und Drehzahl des Elektromotors sowie die Wellenleistung des Ventilators im Kaltbetrieb
• Gemessene Temperatur der angesaugten Luft und Lage des Elektromotors zum Ofen
• Bauform (Fuß, Flansch oder vertikal), direkt gekuppelt oder Riementrieb
• Netzspannung, Anlaufart und gegebenenfalls Angaben zum Umrichter
• Foto vom Typenschild des alten Elektromotors

Passende Modelle und aktuelle Preise sehen Sie auf unserer Shopseite. Senden Sie Typenschildfoto, Drehzahl und Montagedaten Ihres vorhandenen Elektromotors über die Seite zum Senden des Typenschilds und fordern Sie ein Angebot für das passende Modell an. Für weitere Fragen nutzen Sie unsere Kontaktseite.

Häufige Fragen

Kann ein Elektromotor mit Isolationsklasse F im Ofen arbeiten?

Nein. Klasse F beschreibt die innere Temperaturgrenze der Wicklung; ein Standard-Elektromotor wird außerhalb des Ofenraums an einer Stelle betrieben, an der er kühle Luft ansaugen kann.

Warum fällt beim Ofenventilatormotor das vordere Lager vor dem hinteren aus?

Die Wärme vom Ventilator wandert entlang der Welle, erreicht zuerst das vordere Lager und trocknet das Fett aus. Prüfen Sie, ob Kühlscheibe und Wärmebarriere vorhanden sind.

Löst ein größerer Elektromotor das Erwärmungsproblem?

Teilweise. Ein weniger belasteter Elektromotor erwärmt sich selbst weniger, doch bei heißer Ansaugluft bleibt die Kühlung schwach. Korrigieren Sie zuerst Einbauort und Luftströmung.

Wie gebe ich die Umgebungstemperatur bei der Bestellung an?

Notieren Sie die Lufttemperatur, die Sie bei Betriebstemperatur des Ofens hinter der Lüfterhaube des Elektromotors gemessen haben; senden Sie einen gemessenen statt eines geschätzten Wertes.