Elektromotoren mit 3000 U/min

Elektromotoren mit 3000 U/min sind Drehstrom-Asynchronmotoren, deren Statorwicklung 2-polig, also mit nur einem Polpaar ausgeführt ist. Im 50-Hz-Netz läuft das Drehfeld mit 3000 Umdrehungen pro Minute um; die Welle bleibt unter Last etwas dahinter zurück. HEM Motor bietet in dieser Gruppe Modelle mit Leistungen von 0,25 kW bis 355 kW an. Alle haben Schutzart IP55 und Isolationsklasse F und sind in der Liste in der Standard-Fußausführung B3 aufgeführt. Als schnellste der drei Drehzahlgruppen liefern diese Motoren bei gleicher Leistung das geringste Drehmoment. Die Auswahl beginnt daher meist mit der Frage, ob die Maschine Drehzahl oder Kraft benötigt.

Ein Polpaar: das schnellste Drehfeld, das das Netz liefern kann

Beim Asynchronmotor bestimmt in erster Linie die Polzahl die Wellendrehzahl. Je mehr Pole die Wicklung bildet, desto weniger Weg legt das Drehfeld während einer elektrischen Periode zurück. Bei einer 2-poligen Wicklung vollendet das Feld in jeder Periode eine volle Umdrehung. Die Rechnung lautet 120 × Frequenz / Polzahl: 120 × 50 / 2 = 3000 U/min Synchrondrehzahl. Bei vier Polen halbiert sich dieser Wert, bei sechs Polen sinkt er auf ein Drittel.

In der Praxis bedeutet das: Am selben Netz und ohne zwischengeschaltete Riemenscheibe oder Zahnräder erreicht ein Asynchronmotor in dieser Gruppe die höchste Drehzahl. Wird eine noch höhere Wellendrehzahl benötigt, kommen eine Riemenübersetzung oder ein Frequenzumrichter ins Spiel. Für niedrigere Drehzahlen werden in der Regel ein Getriebe oder ein Motor mit mehr Polen in Betracht gezogen. Ist der Betrieb am Frequenzumrichter geplant, beachten Sie auch die Hinweise auf der Seite umrichtertaugliche Elektromotoren.

Warum steht auf dem Typenschild nicht genau 3000? Synchron- und Nenndrehzahl

3000 U/min ist die Drehzahl des Feldes; der Läufer erreicht sie nie ganz. Damit in den Läuferstäben ein Strom entstehen kann, ist ein kleiner Drehzahlunterschied zwischen Feld und Läufer nötig. Diesen Unterschied nennt man Schlupf, und seine Größe hängt von der Last ab. Im Leerlauf nähert sich die Welle sehr stark dem Synchronwert, bei Belastung mit der Typenschildleistung sinkt sie auf die Nenndrehzahl.

Die Nenndrehzahlen der Modelle dieser Gruppe liegen laut Katalog zwischen 2730 und 2982 U/min. Bei kleinen Baugrößen ist der Schlupf verhältnismäßig groß: Der 63M2-2 mit 0,25 kW dreht unter Nennlast mit 2730 U/min. Mit steigender Leistung wird der Unterschied kleiner; für den 315L1-2 mit 160 kW sind 2980 U/min angegeben. Bei den Modellen mit Aluminiumgehäuse reicht der Bereich von 2730 bis 2945 U/min, bei den Graugussmodellen von 2750 bis 2982 U/min.

Für die Graugussmodelle mit 185 kW und 355 kW enthält die Liste keine Nenndrehzahl; bei diesen beiden Modellen wird der Wert im Angebot bestätigt. Verwenden Sie für Berechnungen auf der Maschinenseite nicht die Zahl 3000, sondern die Nenndrehzahl auf dem Typenschild des gewählten Modells. Bei der Berechnung von Riemenscheibendurchmesser, Pumpenfördermenge oder Schnittgeschwindigkeit kann dieser kleine Unterschied das Ergebnis verändern. Dasselbe Phänomen bei 4-poligen Motoren erläutern wir gesondert in der Frage zur tatsächlichen Drehzahl.

Gehäusewerkstoff, IEC-Baugrößen und Spannungsoptionen

In dieser Gruppe gibt es zwei Gehäusewerkstoffe: Aluminium und Grauguss. Bei jeder Leistung zwischen 0,55 und 11 kW ist derselbe Modellcode in beiden Werkstoffen erhältlich; Leistungen über 11 kW gibt es nur mit Graugussgehäuse.

Ein Unterscheidungsmerkmal dieser Gruppe ist die Baugröße 63M. Innerhalb der drei Drehzahlgruppen von HEM gibt es die Baugröße 63M nur auf der 2-poligen Seite, nämlich beim Aluminiummodell 63M2-2 mit 0,25 kW. Bei kleinen Ventilatoren, kleinen Pumpen oder Geräteantrieben mit beengtem Einbauraum ist dies meist das erste Modell, das man sich ansieht.

Die Wicklungsspannung ist nach Leistung zweigeteilt: bis 3 kW 230/400 V (Δ/Y), ab 4 kW 400/690 V (Δ/Y). In einem 400-V-Netz werden die Motoren der ersten Gruppe in Stern, die der zweiten Gruppe in Dreieck geschaltet. Für einen Stern-Dreieck-Anlauf muss die Wicklung bei 400 V in Dreieck arbeiten; die Modelle ab 4 kW in dieser Gruppe sind so ausgelegt. Alle Optionen nach Gehäusewerkstoff finden Sie in den Kategorien Elektromotoren mit Aluminiumgehäuse und Elektromotoren mit Graugussgehäuse.

Beispiele aus verschiedenen Bereichen der Leistungsspanne

Die folgenden Modelle sind von klein nach groß geordnet und stehen für verschiedene Punkte der Leistungsspanne. Die Angaben sind Nennwerte laut Katalog. Den aktuellen Preis sehen Sie auf der Karte und der Produktseite des jeweiligen Modells.

• 63M2-2: 0,25 kW, Aluminiumgehäuse, Nenndrehzahl 2730 U/min, Drehmoment 0,87 Nm
• 90L-2: 2,2 kW, Aluminiumgehäuse, Nenndrehzahl 2895 U/min, Drehmoment 7,26 Nm
• 132S2-2: 7,5 kW, Graugussgehäuse, Nenndrehzahl 2930 U/min, Drehmoment 24,4 Nm
• 160M2-2: 15 kW, Graugussgehäuse, Nenndrehzahl 2945 U/min, Drehmoment 48,6 Nm
• 200L2-2: 37 kW, Graugussgehäuse, Nenndrehzahl 2960 U/min, Drehmoment 119,4 Nm
• 280S-2: 75 kW, Graugussgehäuse, Nenndrehzahl 2975 U/min, Drehmoment 240,8 Nm

In der Baugröße 132S gibt es sowohl ein 5,5-kW-Modell (132S1-2) als auch ein 7,5-kW-Modell (132S2-2). Da derselbe Baugrößencode unterschiedliche Leistungen umfassen kann, sollte bei der Bestellung immer der vollständige Modellcode angegeben werden. Wenn Sie alle Leistungsstufen in einer Tabelle sehen möchten, hilft Ihnen die Modellübersicht der Drehstrommotoren weiter.

2, 4 und 6 Pole bei gleicher Leistung: Wie ändert sich das Drehmoment?

Bei konstanter Leistung ist das Drehmoment umgekehrt proportional zur Drehzahl. Näherungsweise gilt T (Nm) ≈ 9550 × P (kW) / n. Der 2-polige Motor mit der höchsten Drehzahl bringt daher bei gleicher Typenschildleistung die geringste Kraft auf die Welle. Zwei Beispiele mit realen Daten:

• Bei 4 kW: Das Modell 112M-2 liefert 13,1 Nm bei 2905 U/min, das Modell 112M-4 26,3 Nm bei 1450 U/min und das Modell 132M1-6 39,5 Nm bei 968 U/min. Das 2- und das 4-polige Modell teilen sich hier dieselbe Baugröße 112M, doch der 4-polige Motor liefert nahezu das doppelte Drehmoment.
• Bei 37 kW: Das Modell 200L2-2 liefert 119,4 Nm, das Modell 225S-4 237,9 Nm und das Modell 250M-6 358,7 Nm. Bei dieser Leistung hat das 2-polige Modell die kleinste Baugröße.

Ein 2-poliger Motor passt bei gleicher Leistung also meist in eine kleinere oder gleich große Baugröße; dafür ist sein Drehmoment geringer. Benötigt Ihre Maschine eine langsamere und kräftigere Welle, vergleichen Sie die Modelle auf den Seiten Elektromotoren mit 1500 U/min oder Elektromotoren mit 1000 U/min. Die allgemeinen Auswirkungen der Polzahl werden in der Frage Was ändert sich bei gleicher Leistung mit einem 2-, 4- oder 6-poligen Motor? erläutert, die Drehmomentwerte nach Leistung und Drehzahl in der Drehmomenttabelle für Elektromotoren.

Hohe Drehzahl passt nicht zu jeder Last: Prüfen Sie zuerst das Lastmoment

Auch wenn die Motorleistung ausreichend erscheint, kann der eigentliche Bedarf der Maschine im Drehmoment liegen. Bei Lasten mit schwerem Anlauf oder hohem Kraftbedarf bei niedriger Drehzahl (z. B. beladenes Förderband, Rührwerk für dichtes Material, Brecher, Hubwerk) benötigt ein 2-poliger Motor, der bei gleicher kW-Zahl weniger Drehmoment liefert, entweder ein Getriebe mit großer Übersetzung oder ist ungeeignet. Liegt das beim Anlauf geforderte Lastmoment über dem, was der Motor liefern kann, erreicht der Motor seine Drehzahl nicht, der Strom bleibt lange hoch und der Motorschutz spricht an.

Wird die Drehzahl mit einem Getriebe reduziert, steigt das Abtriebsdrehmoment im Verhältnis der Übersetzung (abzüglich Verlusten). Um jedoch dieselbe Abtriebsdrehzahl zu erreichen, ist beim 2-poligen Motor eine größere Übersetzung zu wählen. Wie sich ein Motorwechsel an einem vorhandenen Getriebe auf die Abtriebsdrehzahl auswirkt, erklärt die Frage Welche Abtriebsdrehzahl ergibt sich, wenn ich an dasselbe Getriebe einen Motor mit 1000 U/min anbaue? anhand eines Beispiels; für 2 Pole gilt dieselbe Logik.

Bei hoher Drehzahl sind auch die mechanischen Details empfindlicher. Die Auswuchtung von Kupplung, Riemenscheibe oder Lüfterrad auf der Welle, die Schmierung der Lager und die Lagerung sowie die Geräuschentwicklung im Betrieb sollten sorgfältiger betrachtet werden als bei einem Motor mit niedriger Drehzahl. Bei Riementrieben ist zusätzlich die Belastung des Wellenendes durch Scheibendurchmesser und Riemenspannung zu prüfen. Da die Grenzwerte hierfür von der Montage und der angetriebenen Maschine abhängen, nennen wir hier keine Zahlenwerte; wenn Sie unsicher sind, beschreiben Sie uns Ihre Anwendung.

Typische Einsatzgebiete dieser Drehzahlgruppe

Die folgenden Anwendungen sind solche, bei denen 2-polige Motoren häufig in Betracht gezogen werden. Der Maschinenname allein belegt noch keine Eignung; die endgültige Auswahl hängt von der Last, der erforderlichen Drehzahl, der Kraftübertragung (Kupplung, Riementrieb, Getriebe) und den Betriebsbedingungen ab.

• Direkt über Kupplung angetriebene Kreiselpumpen, Druckerhöhungs- und Umwälzpumpen
• Einige Ventilator- und Gebläsetypen, die eine hohe Umfangsgeschwindigkeit erfordern
• Maschinen mit hoher Schnittgeschwindigkeit wie Kreissägen, Schleif- und Schmirgelmaschinen
• Antriebe mit geringem Anlaufmoment, bei denen die Drehzahl über Riemenscheiben beibehalten oder erhöht wird

Bei einer Kreiselpumpe sind Laufrad und Pumpenkennlinie auf eine bestimmte Drehzahl ausgelegt. Wird eine für einen 4-poligen Motor ausgewählte Pumpe mit einem 2-poligen Motor betrieben, steigen Fördermenge und Druck, und auch der Leistungsbedarf der Pumpe wächst mit der Drehzahl rasch an; der Motor kann überlastet werden. Bei Ventilatoren verhält es sich ähnlich. Vor einer solchen Änderung sollten daher die Daten des Pumpen- oder Ventilatorherstellers geprüft werden.

Prüfung von Einbaumaßen und elektrischer Kompatibilität

Wenn Sie einen alten Motor ersetzen, ist eine übereinstimmende IEC-Baugröße nur der Anfang. Folgende Punkte sollten einzeln verglichen werden:

• Bauform: B3 mit Füßen, B5 oder B14 mit Flansch, B35 mit Füßen und Flansch
• Wellendurchmesser und Wellenlänge, Passfedermaß
• Abstände der Fußbohrungen und Achshöhe
• Flanschmaße (bei Flanschausführungen)
• Wicklungsschaltung (Δ/Y), Spannung auf dem Typenschild und Netz der Anlage

Der Listenpreis gilt für die Standard-Fußausführung B3. Eine andere Bauform (B5, B14, B35) kann den Preis verändern und wird bei der Bestellung bestätigt. Zu Flanschausführungen siehe die Seiten Elektromotoren mit Flansch B5 und B14 sowie Elektromotoren mit Fuß und Flansch B34 und B35. Was die Baugrößenbezeichnung aussagt und wie man das Wellenmaß ermittelt, erklärt die Frage zur Baugröße. Was den Austausch beschleunigt, ist ein Foto: Fotografieren Sie das Typenschild des auszubauenden Motors und die Brücken im Klemmenkasten und senden Sie die Bilder per WhatsApp; anhand dieser Aufnahmen prüfen wir Maße und Anschlusskompatibilität.

Was Sie für eine Angebotsanfrage bereithalten sollten

• Benötigte Leistung (kW) und Bestätigung, dass ein 2-poliger Motor gewünscht ist
• Bauform (B3, B5, B14, B35)
• Netzspannung und Schaltungsart
• Bevorzugter Gehäusewerkstoff (Aluminium oder Grauguss)
• Stückzahl
• Bei einem Austausch: Foto vom Typenschild des alten Elektromotors

Verkauf und Angebote laufen über WhatsApp und Telefon. Den allgemeinen Ablauf des Kaufs haben wir in der Kategorie Elektromotoren kaufen zusammengefasst.

Häufig gestellte Fragen

Mit welcher Drehzahl läuft ein 3000-U/min-Motor tatsächlich?

3000 U/min ist die Synchrondrehzahl. Unter Last dreht die Welle aufgrund des Schlupfs langsamer; die Nenndrehzahlen der Modelle dieser Gruppe liegen zwischen 2730 und 2982 U/min. Den genauen Wert jedes Modells finden Sie in dessen technischen Daten.

Welches ist der kleinste Motor dieser Gruppe?

Das Aluminiummodell 63M2-2 mit 0,25 kW. Die Baugröße 63M gibt es innerhalb der Drehzahlgruppen von HEM nur auf der 2-poligen Seite; deshalb wird sie bei beengtem Einbauraum häufig nachgefragt.

Kann ich anstelle eines 4-poligen Motors einen 2-poligen anschließen?

Selbst wenn die Maße passen, läuft die Maschine dann mit etwa doppelter Drehzahl, und das Drehmoment sinkt bei gleicher Leistung auf knapp die Hälfte. Bei einer Pumpe, einem Ventilator oder einem Antrieb mit Getriebe kann diese Änderung die Maschine überlasten. Prüfen Sie zuerst die erforderliche Drehzahl und das Lastmoment der Maschine.

Warum liefert ein 2-poliger Motor bei gleicher Leistung weniger Drehmoment?

Die Leistung ergibt sich aus dem Produkt von Drehmoment und Drehzahl. Ist die Drehzahl hoch, wird für dieselbe Leistung weniger Drehmoment benötigt. Bei 4 kW liefert das Modell 112M-2 zum Beispiel 13,1 Nm, das Modell 112M-4 26,3 Nm.

Kann ein 3000-U/min-Motor mit einem Frequenzumrichter betrieben werden?

Das hängt von der Anwendung ab. Bei Pumpen und Ventilatoren mit Drehzahlregelung wird häufig ein Frequenzumrichter eingesetzt; Betriebsbereich, Kühlung und mechanische Grenzen müssen jedoch zusammen mit der Last bewertet werden. Wenn Sie uns Ihre Anwendung per WhatsApp schildern, legen wir gemeinsam das passende Modell fest.