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Hält und startet der Elektromotor eines Verpackungsbands Dutzende, manchmal Hunderte Male pro Stunde, ist bei der Auswahl nicht die Typenschildleistung entscheidend, sondern die Wärme, die sich bei jedem Anlauf im Elektromotor ansammelt. Der richtige Weg besteht darin, Zyklenzahl, Trägheit des Bands und Stoppverfahren gemeinsam zu bewerten – und bei häufigen Zyklen den Elektromotor nicht direkt am Netz ein- und auszuschalten, sondern mit Frequenzumrichter und Rampe zu betreiben oder ihn durchlaufen zu lassen und das Anhalten der Mechanik zu überlassen. Im Folgenden erläutern wir Schritt für Schritt, auf welchen Angaben diese Entscheidung beruht.
Warum belastet Anhalten und Anfahren den Elektromotor stärker als Dauerbetrieb?
Ein Asynchronmotor nimmt beim Beschleunigen aus dem Stillstand ein Mehrfaches seines Bemessungsstroms aus dem Netz auf. Auch wenn diese Zeit kurz ist, erwärmen sich Wicklung und insbesondere die Rotorstäbe dabei schnell. Ein Elektromotor im Dauerbetrieb erlebt diese Spitze einmal am Tag; ein häufig stoppendes Verpackungsband dagegen bei jedem Produkt oder jedem Tray aufs Neue.
Die beim Anlauf im Rotor freigesetzte Energie steht in direktem Zusammenhang mit der Bewegungsenergie der beschleunigten Masse. Es zählt also nicht nur die Last auf dem Band, sondern auch Trommeln, Getriebezahnräder, Kupplung und der Rotor des Elektromotors selbst. Werden die Abstände zwischen den Anläufen kürzer, kann der Elektromotor vor dem nächsten Anlauf nicht mehr abkühlen, und die Wicklungstemperatur steigt Schritt für Schritt. Der Motorschutz erfasst diese Wärmeansammlung nicht immer rechtzeitig; zur Schutzseite des Themas können Sie unseren Beitrag zur Auswahl von Thermorelais und Sicherung lesen.
Zyklenzahl und Betriebsart klären
Die Werte in Motorkatalogen beziehen sich in der Regel auf Dauerbetrieb (S1). Anwendungen, die eine bestimmte Zahl von Anläufen pro Stunde überschreiten, fallen unter die periodischen Aussetzbetriebsarten nach IEC 60034-1 (S4 mit Anlauf, S5 mit elektrischer Bremsung). Bei diesen Betriebsarten erfolgt die Auswahl des Elektromotors zusammen mit der Anlaufzahl pro Stunde, der relativen Einschaltdauer je Zyklus und der Trägheit der Last. Erfinden Sie für keinen Elektromotor eine pauschale Zahl wie „so viele Anläufe pro Stunde sind zulässig“; die Zahl hängt von Last und Trägheit ab.
- Anläufe pro Stunde: Hält das Band bei jedem Produkt an oder in bestimmten Abständen? Zählen Sie bei der tatsächlichen Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine.
- Relative Einschaltdauer: Das Verhältnis zwischen Lauf- und Stillstandszeit des Elektromotors in einem Zyklus. Lange Pausen ermöglichen Abkühlung, kurze nicht.
- Lastzustand beim Anlauf: Läuft das Band beladen an? Ein volles Band und schwere Trays verlängern die Anlaufzeit.
- Stoppverfahren: Freier Auslauf, mechanische Bremse, Gleichstrombremsung oder Umrichterrampe. Auch elektrisches Bremsen erzeugt zusätzliche Wärme im Elektromotor.
Vier Lösungswege bei häufigen Zyklen
Einen größeren Elektromotor für dasselbe Band zu wählen, ist der naheliegende Weg, reicht allein aber oft nicht aus. Die Optionen vergleichen wir in der folgenden Tabelle.
| Verfahren | Anlaufstrom | Anlaufwärme im Rotor | Worauf ist zu achten? |
|---|---|---|---|
| Direktanlauf (Schütz) | Hohe Spitze | Bei jedem Anlauf voll | Bei seltenen Zyklen einfach und ausreichend; bei häufigen Zyklen sammelt sich Wärme in der Wicklung |
| Sanftanlasser | Spitze sinkt | Sinkt nicht, kann bei längerem Anlauf steigen | Verringert mechanische Stöße, löst das Problem häufiger Zyklen allein nicht |
| Frequenzumrichter (Rampe) | Kann im Bereich des Bemessungsstroms gehalten werden | Sinkt deutlich | Rampen werden auf das Band abgestimmt; bei längerem Betrieb mit niedriger Drehzahl wird die Kühlung geprüft |
| Durchlaufender Elektromotor + Kupplungs-Brems-Einheit | Nur beim ersten Anlauf des Tages | Entsteht im Elektromotor nicht je Zyklus | Die Wärme entsteht in der Kupplungs-Brems-Einheit; deren Wartung erfolgt auf Maschinenseite |
Eine Leistungsstufe höher erhöht die thermische Kapazität, gleichzeitig wächst aber die Trägheit des größeren Rotors. Bei einem trägheitsdominierten Band kann dieser Gewinn geringer ausfallen als erwartet; treffen Sie die Entscheidung für einen größeren Antrieb gemeinsam mit den Zyklusdaten.
Was beim Betrieb mit Frequenzumrichter zu wissen ist
In Verpackungslinien ist der Umrichter die häufigste Lösung: Das Band läuft sanft an, Produkte kippen nicht um, und der Anlaufstrom belastet das Netz nicht. Die Drehstrom-Baureihen von HEM Motor sind für die Drehzahlregelung mit Frequenzumrichter geeignet. Bei längerem Betrieb mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment kann ein Fremdlüfter erforderlich sein; bei langen Kabeln zwischen Umrichter und Elektromotor wird ein dv/dt- oder Sinusfilter geprüft. Diese Bedingungen müssen Sie bei der Bestellung angeben. Einzelheiten sind in der Frage zum Betrieb mit Umrichter zusammengefasst.
Wird über den Umrichter gebremst, fließt die Bewegungsenergie des Bands in den Umrichter zurück. Bei häufigen Zyklen kann ein Bremswiderstand oder eine Rückspeisefunktion des Umrichters erforderlich sein; diese Auswahl erfolgt auf Umrichterseite. Muss das Band in seiner Position gehalten werden, reicht der Umrichter allein nicht aus; dann ist ein Bremsmotor oder eine Haltebremse auf Getriebeseite erforderlich.
Wenn präzises Positionieren gefordert ist
Bei Bändern, die millimetergenau anhalten müssen, etwa beim Etikettieren oder beim Ausrichten zur Füllöffnung, kommen Servomotoren oder Sonderlösungen mit Drehgeberrückführung zum Einsatz. Für diese Aufgabe ist eine Sonderausführung erforderlich; sie liegt unter Umständen außerhalb der Standardbaureihe im Katalog 2026 von HEM Motor. Auch ein Bremsmotor ist nicht mit einem Standard-Elektromotor gleichzusetzen. Senden Sie uns Ihre Anwendungsdaten, wir bewerten sie gemeinsam.
