Drehstrom-Elektromotoren für das 400-V-Netz

Ob ein Drehstrommotor elektrisch problemlos in Betrieb geht, hängt davon ab, dass drei Angaben zusammenpassen: die Leiterspannung der Anlage, die auf dem Typenschild angegebene Wicklungsspannung und die Art des Anlaufs. Passt eine davon nicht, tut sich selbst ein Motor mit richtig gewählter Leistung und Drehzahl beim Anlauf schwer, oder seine Wicklung erwärmt sich. Diese Seite betrachtet die Drehstromreihe von HEM Motor mit 0,25–355 kW ausschließlich aus Sicht des Netzes.

Typenbezeichnungen, IEC-Baugrößen und Drehzahlvarianten sind gesondert auf der Seite Drehstrom-Elektromotoren aufgeführt.

400-V-50-Hz-Netz in der Türkei: Was bedeutet „380er-Motor“?

In der Praxis spricht man noch immer vom „380er-Motor“. Die Nennspannung des heutigen Niederspannungsnetzes beträgt jedoch 400 V zwischen den Außenleitern und 230 V zwischen Außenleiter und Neutralleiter; die früher üblichen Werte wurden auf dieses Niveau angehoben. Ein Motor, dessen Typenschild eine Angabe für 400 V enthält, läuft auch an einer Leitung, an der 380 V gemessen werden und die innerhalb der Toleranz liegt.

Alle 117 Drehstrommodelle, die HEM Motor im Verkauf führt, sind für 50 Hz ausgelegt. Wird Ihre Anlage mit 60 Hz versorgt oder weicht die Leiterspannung von 400 V ab, geben Sie dies bitte vor der Bestellung an.

Zwei Wicklungsspannungen in der Reihe und die Grenze dazwischen

Die doppelte Spannungsangabe auf dem Typenschild besagt, dass dieselbe Wicklung mit zwei Schaltungsarten an zwei verschiedenen Netzen betrieben werden kann. Der niedrigere Wert gilt für die Dreieckschaltung, der höhere für die Sternschaltung. Bei den HEM-Daten liegt die Grenze zwischen 3 kW und 4 kW. Die 42 Modelle von 0,25–3 kW besitzen eine 230/400-V-Wicklung; am 400-V-Netz laufen sie in Stern. Die 75 Modelle von 4–355 kW haben eine 400/690-V-Wicklung; am selben Netz laufen sie in Dreieck, an einem 690-V-Netz können sie in Stern geschaltet werden.

Die Tabelle wurde aus den lieferbaren Modellen zusammengestellt; welches Verfahren geeignet ist, bestimmen das Anlaufverhalten der Last, die Transformatorleistung und die Vorgaben des Netzbetreibers.

Sechs Anschlüsse und Brücken im Klemmenkasten

Beide Enden jeder Strangwicklung werden in den Klemmenkasten geführt; insgesamt gibt es sechs Anschlusspunkte. Die Wicklungsanfänge (U1, V1, W1) liegen oben, die Wicklungsenden in versetzter Reihenfolge (W2, U2, V2) unten. Die Außenleiter L1, L2 und L3 werden bei beiden Schaltungen an die oberen Anfänge angeschlossen; den Unterschied machen die Brücken.

• Stern: Die drei unteren Wicklungsenden werden mit zwei nebeneinanderliegenden Brücken zu einem Punkt verbunden. So werden die Modelle bis 3 kW bei 400 V angeschlossen.
• Dreieck: Die Brücken werden senkrecht eingesetzt, jeder Wicklungsanfang wird mit dem darunterliegenden Anschluss verbunden. Das ist die Schaltung der Modelle ab 4 kW bei 400 V.
• Stern-Dreieck-Anlauf: Die Brücken werden entfernt, und jeder der sechs Anschlüsse wird über eine eigene Ader zu den Schützen im Schaltschrank geführt.

Der Schutzleiter (PE) wird stets an der Erdungsschraube im Klemmenkasten angeschlossen; eine zum Kabeldurchmesser passende Verschraubung und Blindstopfen in freien Einführungen erhalten die Schutzart IP55 auch am Klemmenkasten. Vergleichen Sie vor dem Einschalten die Brückenanordnung mit dem Typenschild.

Bei welchen Modellen ist ein Stern-Dreieck-Anlauf möglich?

Beim Stern-Dreieck-Anlauf startet der Motor in Sternschaltung, und jede Strangwicklung erhält etwa das 0,58-Fache der Leiterspannung. Mit steigender Drehzahl wird auf Dreieck umgeschaltet, die Wicklung liegt dann an voller Spannung. Anlaufstrom und Anlaufdrehmoment sinken gegenüber dem Direktanlauf auf etwa ein Drittel.

Voraussetzung für dieses Verfahren ist, dass der Motor im Normalbetrieb in Dreieck mit einer Spannung gleich der Netzspannung arbeitet. Am 400-V-Netz erfüllt das eine 400/690-V-Wicklung; in der HEM-Reihe kann daher jedes Modell ab 4 kW mit einem Stern-Dreieck-Schalter betrieben werden. Kleine Modelle mit 230/400-V-Wicklung laufen bei 400 V ohnehin in Stern und können nicht auf Dreieck umgeschaltet werden; sie werden direkt, mit Sanftanlasser oder mit Umrichter angelassen.

Da auch das Drehmoment auf ein Drittel sinkt, eignet sich das Verfahren für Ventilatoren mit Leeranlauf, Pumpen mit gedrosseltem Ventil und Sägen. Bei Maschinen, die unter Last anlaufen, etwa ein beladener Förderer, ein Brecher oder ein Rührwerk, kommen ein Sanftanlasser oder ein Frequenzumrichter in Betracht.

Phasenfolge, Drehrichtung und Phasenausfall

In welche Richtung der Motor dreht, bestimmt die Phasenfolge des Netzes. Ist die Drehrichtung falsch, werden nach dem Abschalten und Sichern gegen Wiedereinschalten zwei Außenleiter getauscht; bei Pumpen und Ventilatoren sollten Sie bei der ersten Inbetriebnahme die Drehrichtung kurz prüfen. Bei Maschinen mit häufigem Drehrichtungswechsel wird eine Wendeschützkombination oder ein Umrichter eingesetzt.

Fällt eine Phase aus, wird der Motor weiter über die beiden verbleibenden Phasen versorgt, die Stromaufnahme steigt und die Wicklung erwärmt sich schnell. Auch eine Unsymmetrie der Strangspannungen führt zu ungleichen Strömen; deshalb sollten bei der Inbetriebnahme alle drei Phasen einzeln gemessen werden. Für den Schaltschrank empfiehlt sich folgende Schutzkette:

• ein auf den Nennstrom eingestellter Motorschutzschalter (MPCB) oder ein thermisches Relais,
• ein Phasenüberwachungsrelais, das Phasenausfall und falsche Phasenfolge erkennt,
• bei häufigen Anläufen oder kritischen Anwendungen ein als Bestelloption erhältlicher PTC- oder PT100-Wicklungsfühler mit Auswerterelais; für Motoren, die in feuchter Umgebung stillstehen, eine Stillstandsheizung.

Details finden Sie im Leitfaden zu thermischem Relais, Sicherung und MPCB.

Nennstrom bei der Auswahl von Kabel und Schaltgerät: drei HEM-Beispiele

Jede Berechnung im Schaltschrank beginnt mit dem Nennstrom bei 400 V laut Typenschild. Der thermische Schutz wird auf diesen Wert eingestellt; der Leiterquerschnitt richtet sich zusätzlich nach Anlaufstrom, Leitungslänge und zulässigem Spannungsfall. Drei Beispiele aus den 1500-U/min-Modellen von HEM:

• 3 kW, 100L2-4 (230/400 V, Stern): Nenndrehzahl 1450 U/min, Nennstrom 6,02 A. Der thermische Schutz wird direkt auf diesen Wert eingestellt.
• 7,5 kW, 132M-4 (400/690 V, Dreieck): Strom bei 400 V und 1460 U/min 14,3 A. Sitzt das thermische Relais im Stern-Dreieck-Schaltschrank im Wicklungsstrang, beträgt die Einstellung etwa 14,3 × 0,58 ≈ 8,3 A.
• 75 kW, 280S-4 (400/690 V, SF 1,15): Nenndrehzahl 1486 U/min, Nennstrom 129 A. In dieser Leistungsklasse bestimmt die Anlaufart unmittelbar die Auswahl von Kabel und Schaltgerät; in der Stern-Dreieck-Schaltung fließen im Wicklungsstrang etwa 75 A.

Diese drei Modelle sind nur Beispiele; die eigentliche Auswahl richtet sich nach der Last der Maschine, der gewünschten Drehzahl, der Bauform und der Einsatzumgebung. Die Ströme der übrigen Leistungen finden Sie in der Stromtabelle, alle Modelle im Elektromotoren-Shop, die Prüfungen vor dem ersten Einschalten in der Inbetriebnahme-Checkliste.

Betrieb am Umrichter und einphasiges Netz

Wird der Motor über einen Frequenzumrichter versorgt, ist bei unserer Reihe eine Drehzahlregelung möglich. Wird bei niedriger Drehzahl längere Zeit Volllast abgerufen, reicht der auf der Welle sitzende Lüfter unter Umständen nicht aus, und es wird ein Fremdlüfter ergänzt; bei langer Leitung zwischen Umrichter und Motor wird am Ausgang ein dU/dt- oder Sinusfilter vorgesehen. Geben Sie diese beiden Punkte bei der Bestellung an; Details in der Frage zum Umrichter. Wo nur ein einphasiges 230-V-Netz vorhanden ist, kommen unsere Reihe Einphasen-Elektromotoren oder eine Drehstromversorgung der Anlage in Betracht.

Ihre Netz- und Maschinendaten für das Angebot

Damit wir Ihnen einen Motor mit der richtigen Wicklung und Schaltung empfehlen können, teilen Sie uns bitte die anzutreibende Maschine, die gewünschte Leistung (kW) und Drehzahl (U/min), Spannung und Frequenz Ihres Netzes, die vorgesehene Anlaufart, die Bauform und die Stückzahl mit. Welche Fuß-, Flansch- und vertikalen Ausführungen je Baugröße lieferbar sind, steht in der Frage zu den Bauformen; Flansch- und Wellenmaße prüfen wir gemeinsam bei der Bestellung.

Wenn Sie einen alten Motor ersetzen, genügt es, ein Foto des Typenschilds zu senden; Wicklungsspannung und Schaltung lassen sich ebenfalls vom Typenschild ablesen. Ab Lager lieferbare Modelle finden Sie im Shop, Listenpreise auf der Preisseite für Drehstrommotoren; für ein Angebot schreiben Sie uns über unsere Kontaktseite.

Häufig gestellte Fragen

Kann ich meinen alten Motor mit 380 V auf dem Typenschild an einem 400-V-Netz betreiben?

Ja. Beide Werte beschreiben dasselbe Netz, der eine ist die alte, der andere die aktuelle Bezeichnung, und die Motoren laufen innerhalb der Toleranz problemlos. Achten Sie darauf, dass die Klemmenschaltung der Angabe für 400 V auf dem Typenschild entspricht.

Kann ich meinen Motor mit 5,5 kW mit einem Stern-Dreieck-Schalter betreiben?

Ja. Da unsere Modelle mit 5,5 kW eine 400/690-V-Wicklung haben, ist der Motor am 400-V-Netz normalerweise in Dreieck geschaltet, und ein Stern-Dreieck-Schalter kann mit diesem Motor verwendet werden. Die Brücken werden entfernt und die sechs Anschlüsse zum Schaltschrank geführt.

Was passiert, wenn ich einen Motor mit 2,2 kW bei 400 V in Dreieck schalte?

Die Modelle dieser Leistung haben eine 230/400-V-Wicklung. In Dreieck liegt an jeder Wicklung etwa das 1,73-Fache der Auslegungsspannung an; der Strom steigt schnell, und die Wicklung wird in kurzer Zeit beschädigt. Bei 400 V ist die Sternschaltung richtig.

Ersetzt ein Phasenüberwachungsrelais den Motorschutzschalter?

Nein, beide überwachen unterschiedliche Fehler. Das Phasenrelais erkennt Phasenausfall und falsche Phasenfolge; MPCB oder thermisches Relais lösen bei Überlast abhängig vom Nennstrom aus. Bei kritischen Anwendungen bietet ein PTC-Fühler eine dritte Schutzebene.