Elektromotor für Becherwerke: Auswahl und Angaben für die Bestellung

Ein Becherwerk fördert Schüttgut mit Bechern, die an einem Gurt oder einer Kette befestigt sind, senkrecht nach oben. Der Antrieb sitzt im Kopf, und die Last entsteht dadurch, dass das Gewicht des Materials in den Bechern gegen die Schwerkraft gehoben wird. Das ist der grundlegende Unterschied zum horizontalen Förderer: Bleibt der Elektromotor stehen, wollen die gefüllten Becher zurücklaufen; beim Anlauf muss der Elektromotor den gefüllten Strang aus dem Stillstand anheben. In diesem Beitrag erläutern wir, welche Angaben für die Auswahl des Becherwerk-Elektromotors nötig sind, warum die Rücklaufsperre nicht mit dem Elektromotor verwechselt werden sollte und was Sie bei der Bestellung mitteilen müssen.

Warum ist die Last beim Becherwerk anders?

Bei einem horizontalen Förderer überwindet der Elektromotor im Wesentlichen die Reibung; das Material wird nicht angehoben. Beim Becherwerk wird dagegen der größte Teil der Leistung dafür aufgewendet, das Material in den Bechern über die gesamte Förderhöhe anzuheben. Mit steigender Kapazität und Höhe wächst die benötigte Leistung nahezu proportional. Hinzu kommen der Schöpfwiderstand im Bereich der unteren Trommel, wo die Becher das Material aufnehmen, sowie die Reibung von Gurt oder Kette, Trommeln und Lagern.

Deshalb nennen wir für Becherwerk-Elektromotoren keine allgemeine Regel nach dem Muster „bei dieser Höhe so viele kW“. Die Leistung wird aus stündlicher Kapazität, Förderhöhe, Schüttdichte des Materials, Bechertyp und Geschwindigkeit berechnet, und diese Berechnung obliegt dem Hersteller des Becherwerks. Wird bei einem bestehenden Becherwerk der Elektromotor getauscht, ist das Typenschild des alten, störungsfrei gelaufenen Elektromotors die Referenz.

Achtung bei Kapazitätssteigerung

Eine häufige Ursache für Probleme am Elektromotor von Becherwerken ist eine im Laufe der Zeit erhöhte Kapazität: Es werden größere Becher montiert, die Beschickung wird beschleunigt oder auf ein dichteres Material umgestellt. Der Elektromotor bleibt gleich, die Last wächst. Wird der alte Elektromotor heiß oder löst der Motorschutz aus, prüfen Sie vor der Auswahl eines neuen, ob solche Änderungen vorgenommen wurden.

Rücklaufsperre und Bremse: nicht Aufgabe des Elektromotors

Wird ein gefülltes Becherwerk stromlos, läuft es wegen des Gewichts der gefüllten Becher im aufsteigenden Strang zurück. Das führt zu Materialstau im Fuß und zu Schäden an Bechern und Gurt. Um dies zu verhindern, werden Becherwerke mit einer Rücklaufsperre ausgestattet; dieses Bauteil sitzt meist im Getriebe oder auf der Kopfwelle.

Ein Standard-Drehstrom-Asynchronmotor verhindert den Rücklauf allein nicht. Liegt die Rücklaufsperrfunktion beim bestehenden Becherwerk im Elektromotor selbst – ist er also ein Bremsmotor oder wird ein spezieller Elektromotor mit integrierter Rücklaufsperre verwendet –, ist er nicht mit einem Standard-Elektromotor gleichzusetzen; dann ist eine Sonderausführung nötig, die unter Angabe von Typenschild und technischen Daten gesondert anzufragen ist. Klären Sie beim Austausch:

• Sitzt die Rücklaufsperre im Getriebe, auf der Kopfwelle oder im Elektromotor?
• Enthält das Typenschild des alten Elektromotors Zusatzangaben wie Bremsspannung oder Bremsmoment?
• Bleibt das Getriebe unverändert: Passt die Sperrrichtung der Rücklaufsperre zum Anschluss des neuen Elektromotors? Wird der Elektromotor falsch herum angeschlossen, blockiert die Sperre ihn; die Drehrichtungskontrolle beim ersten Einschalten ist daher entscheidend.

Anlauf unter Volllast und Anlaufart

Beim Stillstand des Becherwerks bleiben die Becher gefüllt, und der Elektromotor muss diese Last beim Anlauf sofort anheben. Zudem kann im Fuß angesammeltes Material das Schöpfen der Becher beim Anlauf erschweren. Beide Faktoren zusammen machen den Anlauf des Becherwerks schwerer als den Dauerbetrieb.

• Direktanlauf: Bei kleinen und mittleren Leistungen verbreitet; der Elektromotor liefert das volle Anlaufmoment.
• Stern-Dreieck: Senkt das Anlaufmoment auf etwa ein Drittel. Beim Anlauf mit gefülltem Strang kann der Elektromotor in Sternschaltung möglicherweise nicht hochlaufen; dieses Verfahren sollte nur gewählt werden, wenn das Becherwerk vor dem Stillsetzen leergefahren wird oder die Berechnung es zulässt.
• Frequenzumrichter: Ermöglicht einen sanften Anlauf mit hohem Drehmoment. 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 sind bei der Bestellung anzugeben. Der Abstand zwischen Kopf und Schaltschrank ist bei Becherwerken oft groß; geben Sie die Kabellänge in der Bestellung an.

Im Betrieb ist die wirksamste Maßnahme, vor dem Stillsetzen die Beschickung zu stoppen und die Becher leerzufahren. Not-Halte sind davon ausgenommen; Elektromotor und Anlaufart sind daher für den Anlauf unter Volllast nach einem Not-Halt auszulegen.

Anbindung des Elektromotors und Einsatzumgebung

Im Becherwerkskopf arbeitet der Elektromotor meist zusammen mit einem Getriebe. Drei Anordnungen sind verbreitet: die Flanschverbindung, bei der der Elektromotor mit seinem B5-Flansch am Getriebeeingang sitzt; die Anordnung, bei der der Elektromotor mit den Füßen auf einer Konsole befestigt ist und das Getriebe über eine Kupplung antreibt; sowie der Riementrieb. Bei HEM Motor werden B3, B5, B14, B34, B35 und vertikale Bauformen je nach Baugröße angeboten; die Flanschgröße wird bei der Bestellung bestätigt. Vergleichen Sie Wellen- und Flanschmaße mit den technischen 2D-Zeichnungen.

Der Becherwerkskopf befindet sich in staubiger Umgebung, häufig im Freien oder an der Spitze eines geschlossenen Turms. Daher gilt:

• Schutzart IP55 schützt gegen Staub und Spritzwasser; bei offenen Installationen mit direktem Regen sollte der Elektromotor mit einem Schutzdach abgedeckt werden, ohne den Lufteintritt an der Lüfterhaube zu verschließen.
• Staub auf den Kühlrippen des Elektromotors führt zu Erwärmung; eine regelmäßige Reinigung ist einzuplanen.
• Explosionsfähige Staubatmosphären wie bei Getreide und Mehl können besondere Bedingungen erfordern; teilen Sie in diesem Fall die Zoneneinteilung Ihrer Anlage vor der Bestellung mit, damit gesondert geprüft wird, ob ein Standard-Elektromotor geeignet ist.
• Der Austausch eines hoch montierten Elektromotors erfordert Kran oder Hubarbeitsbühne; die Steifigkeit des Graugussgehäuses ist bei schwingenden Köpfen von Vorteil, der Transport sollte jedoch von Anfang an geplant werden.

Beispielmodelle

Die folgenden Modelle stammen aus der Grauguss-Baureihe und aus verschiedenen Leistungsklassen, wie sie in Becherwerksantrieben vorkommen. Alle sind 4-polig (1500 U/min synchron), mit Schutzart IP55 und Isolationsklasse F. Welche Leistung erforderlich ist, muss anhand der Becherwerksdaten bestimmt werden.

Das Modell mit 3 kW ist für 230/400 V ausgelegt und wird am 400-V-Netz im Stern geschaltet; es eignet sich daher nicht für den Stern-Dreieck-Anlauf. Die Modelle mit 15 kW und 30 kW sind für 400/690 V ausgelegt und laufen am 400-V-Netz im Dreieck. Allgemeine Informationen zu Becherwerken und anderen Senkrechtförderern finden Sie auf der Seite Elektromotoren für Fördertechnik.

Hypothetisches Beispiel: Erneuerung des Elektromotors an einem Getreidebecherwerk

Dieser Abschnitt ist ein erläuterndes Beispiel und keine reale Anwendung. In einer Getreideanlage soll im Kopf eines Becherwerks mittlerer Höhe der 4-polige Elektromotor mit 15 kW und Baugröße 160L wegen eines Wicklungsschadens getauscht werden. Die Rücklaufsperre sitzt im Getriebe, der Elektromotor ist über einen B5-Flansch mit dem Getriebe verbunden.

• Da die Rücklaufsperre im Getriebe sitzt, ist ein Standard-Elektromotor geeignet; das passende Modell ist 160L-4.
• Zentrierdurchmesser und Lochkreis des Flansches werden am alten Elektromotor gemessen und bei der Bestellung bestätigt; Wellendurchmesser und -länge werden mit dem Getriebeeingang abgeglichen.
• Vor dem ersten Einschalten wird die Drehrichtung bei vom Getriebe getrenntem Elektromotor geprüft; ist sie falsch, werden zwei Phasen getauscht. So wird die Rücklaufsperre nicht in Sperrrichtung belastet.
• Unterliegt die Anlage einer Zoneneinteilung für Staub, wird diese Information vor der Bestellung mitgeteilt.

Angaben für die Bestellung

• Foto des Typenschilds des alten Elektromotors (Leistung, Drehzahl, Spannung, Baugrößencode; gegebenenfalls Bremsangaben)
• Höhe und Kapazität des Becherwerks sowie das Fördergut
• Lage der Rücklaufsperre (Getriebe, Kopfwelle oder Elektromotor)
• Anbindung und Bauform (Flanschausführung B5, Fußausführung B3, B35, Riementrieb)
• Anlaufart, Kabellänge zwischen Schaltschrank und Elektromotor sowie Netzspannung
• Umgebung: Freiluft, Staubbelastung, gegebenenfalls Zoneneinteilung

Passende Modelle und aktuelle Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Um anhand der Typenschilddaten des Elektromotors Ihres Becherwerks das passende Modell zu erfragen, senden Sie uns ein Foto des Typenschilds; bei einer besonderen Antriebsanordnung teilen Sie die technischen Daten bitte über unsere Kontaktseite mit.