Auswahl des Elektromotors für Radialventilatoren: Laufraddrehzahl, Leistung und Riementrieb

Bei der Auswahl des Elektromotors für einen Radialventilator wird zuerst die erforderliche Laufraddrehzahl ermittelt, dann die Leistungsaufnahme des Ventilators bei dieser Drehzahl berechnet und zuletzt das Übersetzungsverhältnis bestimmt, das den Unterschied zwischen Motor- und Laufraddrehzahl ausgleicht. Die Reihenfolge ist wichtig: Wer die Riemenscheibe danach auswählt, „was gerade da ist“, verändert Volumenstrom des Ventilators und Last des Elektromotors zugleich. Dieser Beitrag erläutert die drei Schritte bei Radialventilatoren mit Riemenantrieb anhand von Rechenbeispielen.

Schritt 1: Woher kommt die Laufraddrehzahl?

Volumenstrom und Druck eines Radialventilators hängen von Durchmesser, Schaufelform und Drehzahl des Laufrads ab. Der Ventilatorhersteller gibt diesen Zusammenhang in der Kennlinie oder der Auswahltabelle an. Trägt man den benötigten Volumenstrom und den Anlagendruck in diese Tabelle ein, lässt sich die zugehörige Laufraddrehzahl ablesen. Das ist der Ausgangspunkt der Motorauswahl, nicht die Drehzahl des Elektromotors selbst.

Wenn Sie den Elektromotor eines vorhandenen Ventilators erneuern, können Sie die Laufraddrehzahl auch vor Ort ermitteln: Verwenden Sie die Nenndrehzahl auf dem Typenschild, den Durchmesser der Motorriemenscheibe und den Durchmesser der Ventilatorriemenscheibe.

Laufraddrehzahl = Motordrehzahl × Durchmesser Motorriemenscheibe / Durchmesser Ventilatorriemenscheibe

Hat ein Elektromotor mit 1460 U/min zum Beispiel eine Motorriemenscheibe von 150 mm und eine Ventilatorriemenscheibe von 200 mm, dreht das Laufrad mit etwa 1095 U/min. Für die Riemenscheiben ist der Wirkdurchmesser maßgebend, auf dem der Riemen läuft; eine Rechnung mit dem Außendurchmesser ergibt eine kleine, aber messbare Abweichung.

Schritt 2: Wie viel kW nimmt der Ventilator bei dieser Drehzahl auf?

Die an der Welle benötigte Leistung ergibt sich aus der an die Luft übertragenen Leistung geteilt durch den Ventilatorwirkungsgrad:

Wellenleistung (kW) = Volumenstrom (m³/s) × Gesamtdruck (Pa) / (1000 × Ventilatorwirkungsgrad)

Ist der Volumenstrom in m³/h bekannt, wird er durch Division durch 3600 in m³/s umgerechnet. Der Ventilatorwirkungsgrad wird im Betriebspunkt auf der Kennlinie abgelesen. Zu diesem Wert wird ein Zuschlag für die Verluste des Riementriebs und mögliche Abweichungen im Betrieb addiert; anschließend wird die nächsthöhere Standardleistung des Elektromotors gewählt.

Da der Zusammenhang zwischen Leistung und Drehzahl bei Ventilatoren sehr ausgeprägt ist, wirken sich kleine Fehler in der Drehzahlberechnung verstärkt auf die Leistung aus. Nach den Ventilatorgesetzen gilt für dieselbe Anlage:

• Der Volumenstrom ändert sich proportional zur Drehzahl.
• Der Druck ändert sich mit dem Quadrat der Drehzahl.
• Die Leistung ändert sich mit der dritten Potenz der Drehzahl: Steigt die Laufraddrehzahl um 10 %, erhöht sich die Leistungsaufnahme um etwa 33 %.

Wer daher die Ventilatorriemenscheibe verkleinert, um „den Volumenstrom etwas zu erhöhen“, kann den Elektromotor schnell in Überlast bringen. Soll die Riemenscheibe geändert werden, ist der Leistungsbedarf bei der neuen Drehzahl neu zu berechnen und die zulässige Höchstdrehzahl des Laufrads beim Ventilatorhersteller zu bestätigen.

Achtung beim Anlauf: rückwärts und vorwärts gekrümmte Laufräder

Bei Laufrädern mit rückwärts gekrümmten Schaufeln hat die Leistungskurve ein Maximum und überschreitet einen bestimmten Wert auch bei steigendem Volumenstrom kaum; der Elektromotor wird nach diesem Maximum ausgelegt. Bei vorwärts gekrümmten Laufrädern (Trommelläufern) steigt die Leistung dagegen mit dem Volumenstrom weiter an. Wird ein solcher Ventilator ohne Kanal oder mit voll geöffneter Klappe betrieben, kann der Elektromotor über seinen Bemessungsstrom kommen. Geben Sie Ventilatortyp und Klappenanordnung bei der Bestellung an.

Schritt 3: Übersetzungsverhältnis und Polzahl des Elektromotors

Mit welcher Motordrehzahl die erforderliche Laufraddrehzahl erreicht wird, bestimmt das Übersetzungsverhältnis. Bei Radialventilatoren mit Riemenantrieb werden am häufigsten 4-polige Elektromotoren (1500 U/min synchron) eingesetzt, weil sie viele Ventilatordrehzahlen mit einem vernünftigen Verhältnis erreichen. Für sehr hohe Laufraddrehzahlen kommen 2-polige, für große, langsam drehende Laufräder 6-polige Elektromotoren infrage.

Die Werte in der Tabelle sind Rechenbeispiele. Je größer das Verhältnis, desto kleiner wird die Motorriemenscheibe oder desto größer die Ventilatorriemenscheibe. Eine kleine Motorriemenscheibe überträgt dieselbe Leistung mit höherer Riemenkraft; das belastet Motorwelle und vorderes Lager stärker. Der von den Riemenherstellern für jedes Riemenprofil empfohlene Mindestdurchmesser der Riemenscheibe darf nicht unterschritten werden.

Prüfpunkte auf der Motorseite beim Riementrieb

• Position der Riemenscheibe: Montieren Sie die Motorriemenscheibe möglichst nah am Wellenbund. Je weiter die Scheibe nach außen zum Wellenende rückt, desto größer wird das Moment auf das Lager.
• Riemenspannung: Ein zu straffer Riemen belastet das Lager, ein lockerer Riemen erwärmt durch Schlupf Riemen und Riemenscheibe. Die Befestigung des Elektromotors auf einem Spannschlitten erleichtert die Einstellung.
• Fluchtung der Riemenscheiben: Die Flächen beider Riemenscheiben müssen in einer Ebene liegen. Nicht fluchtende Riemenscheiben verschleißen den Riemen seitlich und erzeugen Schwingungen.
• Bauform: Bei Ventilatoren mit Riemenantrieb ist der Elektromotor meist in Fußausführung (B3) ausgeführt und sitzt auf dem Ventilatorrahmen oder einem Spannschlitten. Nach den allgemeinen Angaben auf der Website werden die Optionen B3, B5, B14, B34, B35 und senkrecht V1/V3/V5/V6/V15 je nach Baugröße angeboten; das Flanschmaß wird bei der Bestellung bestätigt.
• Wellenende: Soll die vorhandene Riemenscheibe auf den neuen Elektromotor montiert werden, müssen Wellendurchmesser und Passfedermaß zur Nabe passen. Die Maße stehen im Technik- und Produktkatalog 2026.

Passende Modelle von HEM Motor und aktuelle Preise finden Sie im Online-Verkaufsbereich. Spezielle Informationen zu Ventilatoranwendungen bietet die Seite Elektromotoren für Industrieventilatoren.

Hypothetisches Beispiel: Abluftventilator einer Lackierkabine

Die folgenden Werte sind hypothetisch und wurden gewählt, um den Rechenweg zu zeigen. Ein Radialventilator soll bei 14.400 m³/h (4 m³/s) einen Gesamtdruck von 1500 Pa erzeugen; auf der Kennlinie werden für diesen Punkt eine Laufraddrehzahl von 1100 U/min und ein Ventilatorwirkungsgrad von 0,70 abgelesen.

• Wellenleistung: 4 × 1500 / (1000 × 0,70) ≈ 8,6 kW.
• Zuschlag: Mit einem Zuschlag für Riemenverluste und Änderungen der Klappenstellung wird ein 11-kW-Elektromotor gewählt.
• Übersetzungsverhältnis: Mit einem 4-poligen Elektromotor mit 1465 U/min Nenndrehzahl ergibt sich ein Verhältnis von ≈ 1,33. Bei einer Motorriemenscheibe von 160 mm wird die Ventilatorriemenscheibe mit etwa 213 mm über den nächstliegenden Standarddurchmesser berechnet und die Laufraddrehzahl erneut geprüft.
• Elektromotor: 11 kW, 4-polig, IEC-Baugröße 160M. Auf der Abluftseite der Lackierkabine, außerhalb des Ventilators an einer Stelle mit sauberer Zuluft, kann ein Graugussgehäuse bevorzugt werden.

Bei Ventilatoren, die Luft mit explosionsfähigen Bestandteilen wie Lackdämpfen fördern, kann für den Elektromotor ein besonderer Schutz erforderlich sein; diese Aufgabe kann außerhalb des Rahmens der Standardbaureihe im Katalog 2026 von HEM Motor liegen. Teilen Sie uns die Zoneneinteilung unbedingt mit.

Beispielmodelle

Nachfolgend finden Sie 4-polige Modelle, die bei Radialventilatoren mit Riemenantrieb häufig eingesetzt werden. Alle haben IP55, Isolationsklasse F und eine Versorgung mit 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz.

• 132S-4 mit Aluminiumgehäuse: 5,5 kW, 1460 U/min, IEC 132S, 36 Nm. Für mittelgroße Lüftungs- und Abluftventilatoren.
• 160M-4 mit Graugussgehäuse: 11 kW, 1465 U/min, IEC 160M, 71,7 Nm. Für Anwendungen wie den Abluftventilator im Beispiel.
• 180M-4 mit Graugussgehäuse: 18,5 kW, 1470 U/min, IEC 180M, 120,2 Nm. Für Prozess- und Entstaubungsventilatoren mit hohem Druck.

Fazit und benötigte Angaben für die Bestellung

Beim Radialventilator wird der richtige Elektromotor ausgewählt, indem zuerst die Laufraddrehzahl, dann die Leistung bei dieser Drehzahl und zuletzt das Übersetzungsverhältnis bestimmt werden. Ändert sich einer dieser drei Werte, werden die beiden anderen erneut geprüft. Geben Sie in Ihrer Anfrage Folgendes an:

• Ventilatorschild oder Kennlinie (Volumenstrom, Druck, Laufraddrehzahl, Laufradtyp)
• Durchmesser von Motor- und Ventilatorriemenscheibe, Riemenprofil und -anzahl
• Typenschildfoto, Baugröße und Wellenmaß des alten Elektromotors
• Bauform und ob ein Spannschlitten verwendet wird
• Temperatur, Staub- und Feuchtigkeitsgehalt der geförderten Luft

Senden Sie Typenschildfoto, Drehzahl und Montageangaben Ihres vorhandenen Elektromotors über die Seite zum Senden des Typenschilds und fordern Sie ein Angebot für das passende Modell an. Modelle vergleichen Sie im Bereich Elektromotor kaufen; bei Fragen nutzen Sie unsere Kontaktseite.

Häufig gestellte Fragen

Reicht der Elektromotor, wenn ich die Ventilatorriemenscheibe verkleinere und den Volumenstrom erhöhe?

Meist nicht. Mit steigender Laufraddrehzahl wächst die Leistung mit der dritten Potenz der Drehzahl; ohne Berechnung der Leistung bei der neuen Drehzahl sollte die Riemenscheibe nicht gewechselt werden.

Sollte beim Ventilator mit Riemenantrieb ein 2-poliger oder ein 4-poliger Elektromotor gewählt werden?

Gewählt wird der Elektromotor, der die Ziel-Laufraddrehzahl mit einem vernünftigen Übersetzungsverhältnis erreicht. Bei den meisten Ventilatoren ist das ein 4-poliger Antrieb; ein 2-poliger Elektromotor kann eine kleine Motorriemenscheibe und hohe Riemenkräfte zur Folge haben.

Wie klein darf die Motorriemenscheibe sein?

Der vom Riemenhersteller für das jeweilige Profil empfohlene Mindestdurchmesser darf nicht unterschritten werden. Eine kleine Riemenscheibe beansprucht Riemen und Motorlager stärker.

Kann ich einen Ventilator mit Riemenantrieb am Frequenzumrichter betreiben?

Unsere Drehstrom-Baureihen eignen sich für die Drehzahlregelung am Frequenzumrichter. Die zulässige Höchstdrehzahl des Laufrads darf nicht überschritten werden, und bei langen Kabeln ist ein Filter zu prüfen.