Elektromotor für Kreiselpumpen

In einer Normsaugpumpe fördert das Laufrad das Wasser. Mit welcher Drehzahl sich das Laufrad dreht, an welchem Punkt der Pumpenkennlinie die Pumpe arbeitet und wie viel Strom beim Anlauf aus dem Netz gezogen wird, bestimmt jedoch der Elektromotor. Diese Seite erläutert die Auswahl des Drehstrom-Asynchronmotors für horizontale Kreiselpumpen und seinen Anschluss an die Pumpe. Eine Übersicht über die Pumpenarten finden Sie auf unserer Hauptseite Elektromotoren für Pumpen.

Grundplatte mit Kupplung oder Blockbauweise: zwei Anschlussarten

Horizontale Kreiselpumpen werden auf zwei Arten mit dem Motor verbunden. Bei der ersten Anordnung stehen Pumpe und Motor getrennt auf demselben Stahlrahmen, die beiden Wellen sind über eine elastische Kupplung verbunden. Der Motor hat Füße (B3); da die Pumpe ein eigenes Lagergehäuse besitzt, wird der Axialschub des Laufrads nicht von den Motorlagern aufgenommen.

Die zweite Anordnung ist die Blockbauweise: Das Spiralgehäuse der Pumpe wird an den Motorflansch geschraubt, das Laufrad sitzt direkt auf der Motorwelle oder auf einer kurzen aufgesteckten Verlängerung. Da Rahmen und Kupplung entfallen, spart man Platz, und das Ausrichten entfällt. Dafür tragen die Motorlager den hydraulischen Schub und das Laufradgewicht; Flansch und Wellenende müssen mit der Maßzeichnung des Pumpenherstellers übereinstimmen. Bei diesem Anschluss werden Motoren in B5 oder in Fuß-Flansch-Ausführung B35 verwendet; Einzelheiten auf unserer Seite Flanschmotoren.

Wie beeinflussen Pumpenkennlinie und Betriebspunkt den Motor?

Jede Kreiselpumpe hat eine Kennlinie, die bei konstanter Drehzahl die Förderhöhe über dem Förderstrom zeigt. Rohrleitungen, Armaturen und der Höhenunterschied zwischen zwei Behältern ergeben die Anlagenkennlinie. Wo sich beide Kurven schneiden, liegt der Betriebspunkt; so viel Wasser die Pumpe dort fördert, so viel Leistung muss der Motor abgeben.

Bei den meisten Pumpen mit Radialrad steigt die Wellenleistung mit zunehmendem Förderstrom. Deshalb wird der Motor nicht nur nach dem Auslegungspunkt beurteilt, sondern nach dem Punkt ganz rechts, zu dem die Pumpe tatsächlich wandern kann. Eine Pumpe, die eine leere Leitung erstmals füllt oder bei der ein Rohr platzt, rutscht ans Ende der Kennlinie, und der Motor zieht Überstrom. Ist die Dichte der Flüssigkeit höher als die von Wasser, steigt die Leistung im gleichen Verhältnis. Die Leistungskurve im Kennlinienblatt des Pumpenherstellers ist die zuverlässigste Grundlage für die Motorleistung.

Drehzahl regeln statt mit dem Ventil drosseln

Der klassische Weg, den Förderstrom zu verringern, ist das Drosseln des Ventils in der Druckleitung. Die Anlagenkennlinie wird steiler, die Pumpe fördert weniger; ein Teil des erzeugten Drucks wird jedoch im Ventil in Wärme umgewandelt, und die Pumpe kann sich von ihrem Bestpunkt entfernen.

Wird die Drehzahl dagegen per Frequenzumrichter gesenkt, verschiebt sich die Pumpenkennlinie selbst nach unten. Nach den Affinitätsgesetzen ändert sich der Förderstrom proportional zur Drehzahl, die Förderhöhe mit dem Quadrat und die Wellenleistung etwa mit der dritten Potenz der Drehzahl. In Leitungen mit über den Tag schwankendem Verbrauch wird deshalb die Drehzahlregelung bevorzugt. In Anlagen mit großer statischer Förderhöhe fördert die Pumpe unterhalb einer bestimmten Drehzahl kein Wasser mehr; die minimale Frequenz wird in der Planung festgelegt.

Unsere Drehstrombaureihen eignen sich für die Drehzahlregelung per Frequenzumrichter; bei langem Betrieb mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment kann ein Fremdlüfter erforderlich sein. Bei langen Kabeln zwischen Umrichter und Motor ist ein dU/dt- oder Sinusfilter zu erwägen; teilen Sie uns diese Bedingungen bei der Bestellung mit. Details: umrichtertaugliche Elektromotoren.

2-polig oder 4-polig?

Ein Pumpenlaufrad ist für eine bestimmte Drehzahl ausgelegt; die Motordrehzahl muss mit der Drehzahl auf dem Pumpenschild übereinstimmen. Am 50-Hz-Netz gehören zweipolige Motoren zur Synchrondrehzahlklasse 3000 U/min, vierpolige zur Klasse 1500 U/min, unter Last drehen sie etwas langsamer. In der 5,5-kW-Klasse hat zum Beispiel das Modell 132S1-2 eine Nenndrehzahl von 2930 U/min, das Modell 132S-4 von 1460 U/min. Das Nenndrehmoment des vierpoligen Elektromotors (36 Nm) ist bei gleicher Leistung etwa doppelt so hoch wie das des zweipoligen (17,9 Nm).

Dreht die Pumpe mit halber Drehzahl, sinkt der Förderstrom etwa auf die Hälfte und die Förderhöhe auf ein Viertel. Ein für eine 2-polige Pumpe ausgewählter Motor kann deshalb nicht durch einen 4-poligen ersetzt werden; umgekehrt werden Laufrad und Wellendichtung überlastet. Als allgemeine Tendenz arbeiten kleine Pumpen mit hoher Förderhöhe mit 2-poligen, Pumpen mit großem Förderstrom oder schwierigen Zulaufbedingungen mit 4-poligen Motoren. Die endgültige Entscheidung liefert die Kennlinie des Pumpenherstellers.

NPSH und der Einfluss der Drehzahl auf der Saugseite

NPSH bezeichnet die Druckreserve, die am Pumpeneintritt nötig ist, damit die Flüssigkeit nicht verdampft. Der von der Anlage bereitgestellte Wert (NPSHa) hängt von Saughöhe, Verlusten in der Saugleitung und Flüssigkeitstemperatur ab; der von der Pumpe geforderte Wert (NPSHr) steht im Kennlinienblatt. Liegt NPSHa nicht mit ausreichendem Abstand über NPSHr, setzt Kavitation ein: In der Pumpe ist ein Geräusch zu hören, als würde Kies umgewälzt, der Förderstrom sinkt, und die Laufradoberfläche wird ausgehöhlt.

Für den Motor ist wichtig, dass NPSHr mit der Drehzahl ansteigt. Denselben Förderstrom mit einer kleineren 2-poligen Pumpe zu fördern, kann die Zulaufbedingungen verschärfen.

Kupplungsausrichtung und Erstinbetriebnahme

Bei Pumpen mit Kupplung müssen Motorwelle und Pumpenwelle sowohl parallel als auch winkelig fluchten. Eine elastische Kupplung toleriert kleine Versätze, beseitigt sie aber nicht; die durch den Versatz entstehende Vibration verschleißt zuerst den Kupplungsgummi, dann die Lager und die Gleitringdichtung. Die zulässigen Werte stehen in den Unterlagen des Kupplungs- und Pumpenherstellers.

• Alle vier Motorfüße müssen vollständig auf dem Rahmen aufliegen; ein Fuß mit Spalt (Soft Foot) wird erst mit Unterlegblechen ausgeglichen, bevor mit Messuhr oder Laser ausgerichtet wird.
• Saug- und Druckleitungen dürfen die Pumpe nicht mit ihrem Gewicht belasten; Rohrspannungen verstellen die Ausrichtung im Nachhinein.
• Bei Pumpen für heiße Flüssigkeiten wird die Ausrichtung nach Erreichen der Betriebstemperatur erneut geprüft.
• Die Drehrichtung wird mit dem Pfeil am Spiralgehäuse verglichen; stimmt sie nicht, werden zwei Phasen der Zuleitung getauscht. Die Pumpe darf nicht trocken laufen.

Der Motor in Warmwasser- und Umwälzkreisen

Umwälzpumpen in Heizungs-, Prozesswärme- und Kühlwasserkreisläufen laufen monatelang ohne Pause; entscheidend sind Wicklungs- und Lagertemperatur im Dauerbetrieb. Ist die Motorkühlluft im Heizraum warm, geben Sie dies bei der Bestellung an.

Die Wärme der heißen Flüssigkeit wandert über Spiralgehäuse und Welle zum Motor. Bei der Anordnung mit Kupplung ist dieser Effekt schwach, weil das Lagergehäuse der Pumpe dazwischenliegt; in Blockbauweise nehmen vorderes Lagerschild und Lager des Elektromotors mehr Wärme auf. In feuchten Pumpenräumen mit saisonalen Stillständen kann sich Kondenswasser in der Wicklung bilden; Stillstandsheizung und PTC/PT100-Wicklungsfühler sind als Bestelloption erhältlich. Für die Gebäudetechnik bietet auch die Seite Motoren für die HLK-Branche Orientierung.

Motorzuordnung nach Pumpenanordnung

Die Modelle in der Tabelle sind Beispiele; die endgültige Auswahl richtet sich nach Pumpenkennlinie, erforderlicher Drehzahl, Bauform und Betriebsbedingungen. Flansch- und Wellenmaß werden bei der Bestellung bestätigt.

Diese Angaben benötigen wir vor der Bestellung

Damit wir den passenden Motor schnell zuordnen können, nennen Sie uns: Pumpentyp und die Maschine oder Anlage, an der sie arbeitet, erforderliche Leistung (kW), Drehzahl (U/min), Netzspannung, Bauform (B3, B5, B35 …) und Stückzahl. Am schnellsten geht es mit einem Foto des Pumpenschilds und des Typenschilds des ausgebauten Elektromotors; wie das funktioniert, erklärt die Seite Typenschildfoto senden.

Alle Modelle mit Aluminium- und Graugussgehäuse sind mit Preisen im Bereich Elektromotor kaufen aufgeführt; Lagermotoren werden aus unserem Lager in der Türkei versandt. Bei projektbezogenen Fragen erreichen Sie uns über die Seite Kontakt.

Häufig gestellte Fragen

Kann an eine Blockpumpe ein Standardmotor angebaut werden?

Ja, wenn Flansch und Wellenende den von der Pumpe geforderten Maßen entsprechen. Manche Blockpumpen verwenden eine verlängerte oder speziell bearbeitete Welle; dann ist die Standardwelle möglicherweise nicht geeignet. Senden Sie uns bei der Bestellung die Maßzeichnung der Pumpe oder das Typenschild des alten Elektromotors.

Ist es richtig, den Motorstrom durch Drosseln des Ventils zu senken?

Da der Förderstrom sinkt, sinkt auch der Strom; je näher die Pumpe jedoch an das linke Kennlinienende rückt, desto mehr können Erwärmung und Vibration zunehmen, und ein Teil des Drucks geht im Ventil verloren. Schwankt der Förderstrom im Tagesverlauf ständig, ist die Drehzahlregelung die bessere Lösung.

Was passiert, wenn ich an eine Pumpe für 2900 U/min einen Motor mit 1450 U/min anschließe?

Die Pumpe liefert etwa den halben Förderstrom und ein Viertel der Förderhöhe; in den meisten Anlagen erreicht das Wasser dann nicht den gewünschten Punkt. Wählen Sie die Motordrehzahl immer nach dem Pumpenschild.

Wirkt sich Kavitation auch auf den Motor aus?

Sie wirkt nicht direkt auf die Wicklung, doch die Vibration gelangt über Welle und Kupplung zu den Motorlagern. Ist Kavitationsgeräusch zu hören, sollten Saugleitung und NPSH-Reserve untersucht werden; ein Motortausch löst das Problem nicht.