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Eine Kunststoffmühle, also ein Granulator, zerkleinert Teile wie Flaschen, Kisten, Rohre oder Produktionsabfälle, indem sie sie zwischen rotierenden und feststehenden Messern schneidet. Aus Sicht des Elektromotors vereint diese Maschine zwei schwierige Aufgaben: einen schweren Rotor aus dem Stillstand zu beschleunigen und im Betrieb plötzlich auftretende Schnittstöße aufzufangen. Beim Austausch des Elektromotors einer Mühle wird oft nur auf die kW-Angabe des alten Typenschilds geachtet. Dabei sind die Massenträgheit des Rotors beim Anlauf, die Drehmomentstöße bei der Beschickung und der Riementrieb mindestens ebenso entscheidend wie die Leistung. In diesem Beitrag behandeln wir diese Punkte der Reihe nach und nennen Beispiele aus den lieferbaren Grauguss-Modellen von HEM Motor.
Was verlangt der Mühlenrotor vom Elektromotor?
Der Granulatorrotor ist ein massiver Zylinder, der die Messer trägt. Bei den meisten Maschinen ist die Riemenscheibenseite wie ein schweres Schwungrad ausgeführt, um die Massenträgheit des Rotors zu erhöhen. Ziel dieser Konstruktion ist es, die Stoßlast beim Eintritt der Messer ins Material mit der Energie der rotierenden Masse aufzufangen, statt den Elektromotor bei jedem Schlag zu belasten.
Die Schwungradwirkung erleichtert dem Elektromotor die Arbeit im Betrieb, beim Anlauf bewirkt sie jedoch das Gegenteil. Um eine schwere, stillstehende Masse auf Betriebsdrehzahl zu bringen, muss der Elektromotor lange ein hohes Drehmoment erzeugen. Während dieser Zeit nimmt er ein Mehrfaches seines Bemessungsstroms auf, und die Wicklung erwärmt sich schnell. Je länger der Anlauf, desto wichtiger ist es, dass Elektromotor und Schutzorgane diesen Zustand vertragen.
Faktoren, die die Rotorlast erhöhen
- Großer Rotordurchmesser und lange Rotorlänge: Masse und Trägheit nehmen zu, der Anlauf dauert länger.
- Schwere Schwungrad-Riemenscheibe: Glättet den Betrieb, erschwert den Anlauf.
- Material im Mahlraum: Ist die Maschine mit gefülltem Mahlraum stehen geblieben, muss der Rotor beim Wiederanlauf nicht nur die eigene Masse, sondern auch das eingeklemmte Material überwinden.
- Stumpfe Messer: Statt zu schneiden, wird gequetscht; für dasselbe Material entstehen ein höheres Drehmoment und länger anhaltende Stromspitzen.
Anlauflast: Warum genügt die Typenschildleistung allein nicht?
Zwei verschiedene Granulatoren können Elektromotoren gleicher Leistung haben und dennoch ein sehr unterschiedliches Anlaufverhalten zeigen. Die kW-Angabe auf dem Typenschild beschreibt die Leistung, die der Elektromotor im Dauerbetrieb abgeben kann; über Anlaufzeit, Rotorträgheit oder die Stärke der Beschickungsstöße sagt sie nichts aus. Beim Austausch des Mühlen-Elektromotors sollten Sie daher drei Fragen beantworten:
- Läuft die Maschine mit leerem Mahlraum an oder mit Material darin?
- Wie viele Sekunden dauerte der Anlauf mit dem alten Elektromotor, und hat dabei das Schutzorgan ausgelöst?
- Wie oft wird die Maschine am Tag gestoppt und wieder gestartet?
Häufige Anläufe belasten die Wicklung jedes Mal thermisch. Bei einer Maschine mit vielen Anläufen pro Tag wird der Elektromotor stärker beansprucht als bei einer Maschine, die dieselbe Leistung im Dauerbetrieb abgibt. Diese Angabe in der Bestellung zu nennen, ist für die richtige Auswahl notwendig.
Auch die Anlaufart wirkt sich direkt auf den Anlauf aus. Stern-Dreieck senkt den Anlaufstrom, verringert aber auch das Anlaufmoment; wird bei einer Mühle mit schwerem Rotor auf Dreieck umgeschaltet, bevor der Elektromotor in Sternschaltung ausreichend beschleunigt hat, ist die Stromspitze trotzdem hoch. Werden Sanftanlasser oder Frequenzumrichter eingesetzt, müssen die Einstellungen auf die Rotorträgheit abgestimmt werden. 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.
Riementrieb und Drehzahl
Bei den meisten Granulatoren treibt der Elektromotor den Rotor über Keilriemen und Riemenscheiben an. Diese Anordnung reduziert die Drehzahl und schützt Elektromotor und Rotor, da der Riemen bei einer plötzlichen Blockade etwas durchrutschen kann. Beim Austausch des Elektromotors ist auf der Riemenseite Folgendes zu beachten:
- Polzahl beibehalten: War der alte Elektromotor 4-polig (1500 U/min synchron), muss es auch der neue sein. Eine andere Polzahl verändert ohne Tausch der Riemenscheiben die Rotordrehzahl und beeinträchtigt die Schneidleistung.
- Radialkraft berücksichtigen: Schwere Anläufe und stoßartiger Betrieb erhöhen die Riemenspannung. Die Riemenscheibe des Elektromotors sollte nahe am Wellenbund sitzen, und der Riemen darf nicht übermäßig gespannt werden.
- Riemenscheibennabe prüfen: Wellendurchmesser und Passfedermaß hängen vom Baugrößencode ab; die alte Riemenscheibe passt eventuell nicht auf die neue Welle. Vergleichen Sie die Maße anhand von Katalog und technischer Zeichnung.
- Riemensatz komplett erneuern: Ein Betrieb mit teilweise verschlissenen Riemen führt zu ungleicher Lastverteilung zwischen den Riemen und zu Schwingungen.
