Inbetriebnahme von Elektromotoren: Nach der Montage in der richtigen Reihenfolge einschalten

Auch ein falsch herum drehender Radialventilator fördert Luft. Sein Volumenstrom sinkt, der Strom bleibt deutlich unter dem Typenschildwert, und niemand bemerkt etwas. In einer Lüftungsanlage kommt so etwas oft erst Monate später ans Licht, wenn untersucht wird, warum die Halle im Sommer nicht kühler wird. Die Inbetriebnahme dient genau dazu, solche Fälle, in denen der Motor „läuft, aber nicht richtig läuft“, zu erkennen, bevor er an die Produktion übergeben wird.

Dieser Beitrag beschreibt den Tag, an dem ein bereits an seine Maschine angeschlossener und im Schaltschrank verdrahteter Elektromotor zum ersten Mal eingeschaltet wird. Die Prüfung bei der Anlieferung haben wir gesondert im Beitrag zur Wareneingangsprüfung behandelt. Hier ist der Motor bereits an seinem Platz; die Frage ist, in welcher Reihenfolge Spannung angelegt wird und was bei jedem Schritt zu prüfen ist.

Vor dem Einschalten: die mechanische Seite

Die meisten Schwingungs- und Lagerprobleme beim ersten Lauf haben ihren Ursprung in der Montage. Bevor die Motorklemmen berührt werden, wird gemeinsam mit dem Team, das die mechanische Montage ausgeführt hat, Folgendes geprüft:

• Grundrahmen und Füße: Der Motor muss mit allen vier Füßen satt auf dem Rahmen aufliegen. Die Anhebung, die eine Messuhr beim Lösen einer Fußschraube anzeigt, weist auf einen kippelnden Fuß (Soft Foot) hin; bei Bedarf wird mit dünnen Passblechen korrigiert.
• Kupplungsausrichtung: Radialer und winkliger Versatz müssen innerhalb der Grenzen des Kupplungsherstellers liegen. Dabei wird auch berücksichtigt, dass sich die Wellenachse bei warmem Motor leicht anhebt.
• Riementrieb: Die Scheiben müssen in einer Ebene liegen, die Riemenspannung muss dem Herstellerwert entsprechen. Ein zu straffer Riemen verschleißt das vordere Lager vorzeitig.
• Freigängigkeit: Beim Durchdrehen der Maschinenseite von Hand darf nichts haken oder schleifen.
• Kühlweg: Hinter der Lüfterhaube muss Platz zum Ansaugen der Luft sein, und vor dem Motor darf kein Warmluftaustritt liegen.

Details zu Ausrichtung und Kupplungsauswahl finden Sie im Beitrag über elastische und starre Kupplungen.

Vor dem Einschalten: die elektrische Seite

Auf der Schaltschrankseite ist zu prüfen, ob die Kette, die den Motor schützen soll, tatsächlich aufgebaut ist.

• Typenschild und Netz: Passen Spannung und Schaltung auf dem Typenschild zum Netz? Am 400-V-Netz läuft ein Motor mit 230/400-V-Schild in Stern, einer mit 400/690-V-Schild in Dreieck. Ein Motor an einem Schaltschrank mit Stern-Dreieck-Anlasser muss für 400/690 V ausgelegt sein. Es wird per Sichtprüfung bestätigt, dass die Brücken im Klemmenkasten entsprechend gesetzt sind.
• Kabel und Erdung: Der Kabelquerschnitt muss zu Motorstrom und Entfernung passen, der Schutzleiter an der Erdungsklemme des Gehäuses angeschlossen sein. Kabelverschraubungen müssen angezogen, ungenutzte Einführungen mit Blindstopfen verschlossen sein; nur so bleibt die Schutzart IP55 erhalten.
• Schutzeinstellung: Motorschutzrelais oder Motorschutzschalter müssen auf den Nennstrom laut Typenschild eingestellt sein. Eine hohe Einstellung, „damit er nicht auslöst“, ist der erste Fehler bei der Inbetriebnahme. Hat der Motor PTC- oder PT100-Fühler, wird geprüft, ob deren Anschlüsse mit dem Relais verbunden sind.
• Isolationswiderstand: Hat der Motor lange gestanden, wurde er in feuchter Umgebung montiert oder kann er bei der Montage Wasser abbekommen haben, wird vor dem Einschalten eine Isolationsmessung durchgeführt. Ist ein Umrichter angeschlossen, werden die Motorkabel vor der Messung vom Umrichter getrennt.

Wie der Einstellwert vom Typenschild abgelesen wird, haben wir im Beitrag zur Einstellung des Motorschutzschalters mit Beispielen erläutert.

Erstes Einschalten: kurzer Impuls und Drehrichtung

Wenn möglich, wird beim ersten Einschalten der Motor von der Maschine getrennt. Lässt sich die Kupplung nicht trennen, muss sichergestellt sein, dass eine falsche Drehrichtung die Maschine nicht beschädigt: Manche Pumpen, Schraubenkompressoren und Förderer mit Rücklaufsperre vertragen keine Rückwärtsdrehung.

Der Motor erhält einen kurzen Impuls von ein bis zwei Sekunden, und die Drehrichtung von Welle oder Lüfter wird beobachtet. Ist die Richtung falsch, werden zwei beliebige der drei Phasen getauscht. Es sollte notiert werden, ob dieser Tausch am Motorklemmbrett oder am Schaltschrankabgang erfolgte; andernfalls werden die Kabel bei der nächsten Wartung womöglich „korrigiert“, und die Richtung kehrt sich erneut um.

Bei Ventilatoren und Pumpen wird die Richtung mit dem Pfeil auf dem Gehäuse verglichen. Wie im Beispiel am Anfang reicht es nicht, nur zu prüfen, „ob Luft kommt“.

Leerlauf: erste Referenzwerte

Nach Bestätigung der Drehrichtung wird der Motor möglichst ohne oder mit geringer Last 15–30 Minuten betrieben. In dieser Zeit:

• Der Strom aller drei Phasen wird gemessen. Der Leerlaufstrom liegt unter dem Typenschildstrom; bei deutlichen Unterschieden zwischen den Phasen werden Versorgung oder Anschluss geprüft.
• Die Lagerbereiche werden abgehört. Außer einem gleichmäßigen Brummen darf kein Kratzen oder Klopfen zu hören sein.
• An den Lagerstellen werden Schwingungen gemessen und aufgezeichnet.
• Der Anstieg der Gehäusetemperatur wird beobachtet; im Leerlauf sollte die Temperatur langsam steigen und sich stabilisieren.

Diese Werte werden später zur Referenz für den „gesunden“ Motorzustand. Werden sie nicht aufgezeichnet, gibt es nichts zum Vergleich, wenn sechs Monate später ein Symptom auftritt.

Unter Last: zusammen mit dem Prozess

Was beim Anschluss an die Maschine und unter Last zu prüfen ist, hängt von der Anwendung ab; gemeinsam sind folgende Punkte:

• Anlaufzeit: Der Motor muss die Nenndrehzahl in der erwarteten Zeit erreichen. Bei Ventilatoren, Mühlen und Brechern mit großer Massenträgheit kann diese Zeit mehrere Sekunden überschreiten; es wird bestätigt, dass der Schutz diese Dauer zulässt.
• Laststrom: Der unter normalen Prozessbedingungen gemessene Strom sollte nahe am oder unter dem Typenschildwert liegen. Ein Motor, der den Typenschildstrom dauerhaft überschreitet, ist entweder falsch ausgewählt, oder der Prozess ist schwerer als ausgelegt.
• Verhalten des Anlassers: Der Stromsprung beim Stern-Dreieck-Umschalten, die Rampenzeit des Sanftanlassers oder die Beschleunigungseinstellung des Umrichters werden beobachtet.
• Umrichterbetrieb: Bei Motoren, die lange mit niedriger Drehzahl am Frequenzumrichter laufen, wird die Gehäusetemperatur bei der niedrigsten Drehzahl überwacht. Der Wellenlüfter liefert bei niedriger Drehzahl unter Umständen nicht genügend Luft.

Wenn Sie der Zusammenhang zwischen Strom und Drehmoment beim Anlauf interessiert, erklärt der Beitrag zur Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie das Thema ausführlich.

Die ersten Tage: die warm gewordene Montage erneut prüfen

Die Inbetriebnahme endet nicht, wenn der Motor zum ersten Mal unter Last läuft. Wiederholt man in den ersten Tagen einige Prüfungen, lässt sich ein großer Teil früher Ausfälle vermeiden:

• Nach einigen Betriebsstunden wird der feste Sitz der Fuß- und Flanschschrauben geprüft. Erwärmung und Schwingung können die Schrauben am ersten Tag etwas lockern.
• Bei Riementrieben längen sich neue Riemen in den ersten Betriebsstunden; die Spannung wird nachgestellt.
• Strom-, Temperatur- und Schwingungswerte werden in der ersten Woche erneut gemessen und mit der ersten Aufzeichnung verglichen.

Diese Aufzeichnungen bilden den Ausgangspunkt, wenn der Motor in das Programm der regelmäßigen Wartung aufgenommen wird.

Inbetriebnahmeprotokoll

Ein gutes Inbetriebnahmeprotokoll passt auf eine Seite, ist aber später das am häufigsten gesuchte Dokument. Es sollte enthalten: Typenschilddaten und Seriennummer, Schaltung, Schutzeinstellwert, Ergebnis der Isolationsmessung, wie die Drehrichtung korrigiert wurde, Leerlauf- und Lastströme, Schwingungs- und Temperaturwerte, prüfende Person und Datum. Fällt der Motor später aus oder ist eine Schadensbewertung nötig, ist dieses Protokoll der einzige Nachweis dafür, dass der Motor korrekt installiert wurde.

Fazit

Inbetriebnahme ist nicht der Moment, in dem der Motor zum ersten Mal dreht, sondern der Vorgang, mit dem nachgewiesen wird, dass er richtig dreht: zuerst mechanische und elektrische Vorbereitung, dann Drehrichtung per kurzem Impuls, Referenzwerte im Leerlauf, Prozesskontrolle unter Last und erneute Messung in den ersten Tagen. Wenn Sie eine neue Anlage oder einen Motortausch planen, finden Sie Optionen auf der Seite Drehstrom-Elektromotoren; anwendungsspezifische Fragen können Sie an unser technisches Team richten.

Häufig gestellte Fragen

Was spricht dagegen, einen neuen Motor einfach anzuschließen und einzuschalten?

Der Motor geht dann unter Last, ohne dass ein falscher Anschluss, eine falsche Drehrichtung, eine lose Phase oder ein zu hoch eingestellter Schutz bemerkt wurde. Ein Teil dieser Fehler zeigt sich sofort, ein anderer erst Wochen später als Wicklungs- oder Lagerschaden.

Wie prüfe ich die Drehrichtung, ohne den Motor an die Maschine anzuschließen?

Trennen Sie die Kupplung, geben Sie dem Motor einen kurzen Impuls von ein bis zwei Sekunden und beobachten Sie die Drehrichtung von Wellenende oder Lüfter. Ist sie falsch, tauschen Sie zwei beliebige der drei Phasen und halten Sie diese Änderung im Protokoll fest.

Muss auch bei einem neuen Motor eine Isolationsmessung durchgeführt werden?

Ja, wenn der Motor lange gelagert war, in feuchter Umgebung montiert wurde oder bei der Montage Wasser abbekommen haben könnte. Bei Motoren am Umrichter müssen die Kabel vor der Messung vom Umrichter getrennt werden.

Warum sollte ich die bei der Inbetriebnahme gemessenen Werte aufzeichnen?

Diese Werte sind die Referenz für den gesunden Motorzustand. Ändern sich Monate später Strom, Temperatur oder Schwingung, ist das Inbetriebnahmeprotokoll die einzige Vergleichsmöglichkeit.