Elektromotoren für Hydraulikpumpen

In einem Hydraulikaggregat hat der Elektromotor nur eine Aufgabe: Er dreht die Pumpenwelle mit konstanter Drehzahl. Die Kraft, die den Zylinder ausfährt, das Werkzeug schließt oder die Last hebt, erzeugen nicht der Motor, sondern das von der Pumpe geförderte Öl und der Ventilblock. Diese Seite behandelt den Drehstrommotor, der diese Pumpe antreibt; den allgemeinen Rahmen für alle Pumpenarten finden Sie auf der Seite Elektromotoren für Pumpen.

Der Motor liefert die Drehbewegung, das Öl überträgt die Kraft

Der elektrische Teil des Aggregats liefert ausschließlich mechanische Leistung. Die Pumpe wandelt diese Leistung in einen Volumenstrom um; trifft der Volumenstrom auf einen Widerstand, steigt der Druck. Liegt vor dem Zylinder kein Widerstand an, fördert die Pumpe viel Öl bei niedrigem Druck, und der Motor läuft entspannt. Sobald die Pressplatte das Werkstück berührt, steigt der Druck, die für denselben Volumenstrom nötige Wellenleistung nimmt zu und der Motorstrom steigt.

Deshalb sagt der kW-Wert auf dem Leistungsschild nichts direkt über die Presskraft der Maschine in Tonnen aus. Dieselbe Kraft liefert ein langsamer Zylinder mit einem kleinen Motor, ein schneller Zylinder mit einem größeren Motor. Bei der Auswahl stellen sich immer zwei Fragen: Wie viele Liter Öl, bei welchem Druck?

Vom Volumenstrom und Druck zur Motorleistung

Für die Vorauslegung genügt eine Näherungsformel:

P [kW] ≈ Q [l/min] × p [bar] / (600 × η)

Dabei ist η eine Annahme für den Gesamtwirkungsgrad von Pumpe und Übertragungselementen; bei Zahnradpumpen kann beispielhaft 0,85 angesetzt werden. Beispiel: Für einen Kreis, der 20 Liter Öl pro Minute bei 160 bar benötigt, ergibt sich 20 × 160 / (600 × 0,85) ≈ 6,3 kW. Die nächsthöhere Normleistung von 7,5 kW, zum Beispiel der Elektromotor 132M-4 mit Graugussgehäuse (7,5 kW, 1460 U/min), ist für diese Rechnung ein sinnvoller Ausgangspunkt.

Auch der Volumenstrom hängt von der Drehzahl ab: Fördervolumen pro Umdrehung (cm³/U) mal Drehzahl, geteilt durch 1000, ergibt Liter pro Minute. Eine Pumpe mit 14 cm³/U liefert bei 1460 U/min etwa 20 l/min; mit einem 2-poligen Motor liefert dieselbe Pumpe fast den doppelten Volumenstrom, benötigt aber auch entsprechend mehr Leistung. Die Rechnung dient der ersten Orientierung; den genauen Wert liefern die Kennlinie des Pumpenherstellers und der Arbeitszyklus der Maschine.

Drehzahl und Anlauf bei Zahnrad-, Flügelzellen- und Kolbenpumpen

Zahnradpumpe: Sie hat ein konstantes Fördervolumen und ist einfach und robust. In den meisten Aggregaten läuft sie mit einem 4-poligen Motor (Klasse 1500 U/min). Da der Volumenstrom proportional zur Drehzahl ist, ändert sich mit einem anderen Motor auch die Zylindergeschwindigkeit.

Flügelzellenpumpe: Sie läuft leiser; Ausführungen mit verstellbarem Fördervolumen reduzieren den Volumenstrom bei steigendem Druck selbsttätig und begrenzen so die Motorlast. Damit die Flügel sauber ausfahren, darf die vom Pumpenhersteller angegebene Mindestdrehzahl nicht unterschritten werden.

Kolbenpumpe (Axialkolbenpumpe): Sie wird in Kreisen mit hohem Druck und Dauerbetrieb eingesetzt. Bei Pumpen mit Druckregler kann die Motorleistung unter der Annahme gewählt werden, dass Höchstdruck und maximaler Volumenstrom nicht gleichzeitig anstehen; lassen Sie diese Annahme vom Pumpenlieferanten bestätigen.

Ein gut ausgelegtes Aggregat läuft drucklos an, indem es das Öl in den Tank umlaufen lässt. In diesem Fall genügt meist ein Stern-Dreieck-Anlauf oder ein Sanftanlasser. Muss die Pumpe unter Druck anlaufen, ist das Anlaufmoment des Motors gesondert zu prüfen.

Anschluss an die Pumpe: B35, B5, Kupplung und Pumpenträger

Bei horizontalen Aggregaten steht der Motor meist mit den Füßen auf dem Grundrahmen und ist über den vorderen Flansch mit dem Pumpenträger (Glocke) verbunden; das ist die Bauform des Elektromotors B35 mit Fuß und Flansch. Bei Aggregaten, die senkrecht auf dem Tankdeckel sitzen, wird der Motor nur am Flansch getragen: Hier kommen die Bauformen B5 oder vertikal V1 zum Einsatz; die Optionen finden Sie auf der Seite Flanschmotoren.

Im Pumpenträger sitzen zwei Kupplungshälften: eine auf der Motorwelle, die andere auf der Pumpenwelle. Da der Pumpenträger den Zentrierdurchmesser des Motorflansches auf den Pumpenflansch überträgt, verhindert er Achsversatz weitgehend. Bei der Bestellung sind Flanschtyp, Wellendurchmesser und Passfedermaß mit dem pumpenseitigen Pumpenträger abzugleichen. Je nach Baugröße sind die Bauformen B3, B5, B14, B34, B35 sowie V1/V3/V5/V6/V15 lieferbar; Flansch- und Wellenmaß werden bei der Bestellung bestätigt.

Arbeitszyklus bei Pressen, Spritzgießmaschinen und Hebeanlagen

Allen Hydraulikmaschinen gemeinsam ist, dass sich die Last ständig ändert. In einem Pressenzyklus folgen Eilgang, Pressen, Druckhalten und Rückhub aufeinander. Eine Ballenpresse für Abfälle arbeitet mit langen Verdichtungsphasen; eine Kunststoff-Spritzgießmaschine benötigt während Werkzeugschließen, Einspritzen, Nachdruck und Kühlzeit jeweils unterschiedliche Volumenströme.

Die Modelle in der Tabelle sind Beispiele; die endgültige Auswahl richtet sich nach Maschinenlast, erforderlicher Drehzahl, Montage und Betriebsbedingungen.

Leerlauf, Erwärmung und Wicklungsschutz

In vielen Hydraulikmaschinen läuft der Motor einen großen Teil des Zyklus im Leerlauf: Die Pumpe fördert das Öl drucklos in den Tank. Der Strom sinkt dabei, der Motor bleibt aber in Betrieb; Dauerlauf wird häufigem Ein- und Ausschalten vorgezogen, da jeder Anlauf die Wicklung erwärmt. Bei Hebeanlagen läuft der Motor dagegen für jede Bewegung neu an; geben Sie daher unbedingt die Zahl der Anläufe pro Stunde an.

Die Wärme hat zwei Quellen. Erstens die Wicklung: Kurze Druckspitzen können den Motor über seine Bemessungsleistung hinaus belasten, und auch bei niedriger mittlerer Last summiert sich die Wärme aus wiederholten Spitzen. Zweitens das Aggregat: Ein Motor, der auf einem Tank mit heißem Öl sitzt, saugt seine Kühlluft aus einer bereits erwärmten Umgebung an. Halten Sie den Bereich vor der Lüfterhaube frei und berücksichtigen Sie in geschlossenen Schränken die Belüftung.

Wicklungsfühler PTC oder PT100 und eine Stillstandsheizung sind als Bestelloption erhältlich. Wenn Sie die Pumpendrehzahl mit einem Frequenzumrichter einstellen möchten, sind unsere Drehstrom-Baureihen dafür geeignet; läuft der Motor längere Zeit mit niedriger Drehzahl bei vollem Drehmoment, ist ein Fremdlüfter zu prüfen, bei langen Kabeln zwischen Umrichter und Motor ein dU/dt- oder Sinusfilter. Details finden Sie auf der Seite umrichtergeeignete Motoren.

Welche Angaben werden für ein Angebot benötigt?

Für ein schnelles und genaues Angebot nennen Sie uns bitte: Maschinentyp (Presse, Spritzgießmaschine, Hebeanlage usw.), gewünschte Motorleistung (kW) oder Volumenstrom und Druck der Pumpe, Drehzahl (U/min), Netzspannung, Bauform (B35, B5, V1) und Stückzahl. Wenn Sie einen vorhandenen Motor ersetzen, senden Sie uns ein Foto des Leistungsschilds – anhand des Schilds finden wir das passende Ersatzmodell.

Ab Lager lieferbare Modelle finden Sie in unserem Shop für Elektromotoren; den aktuellen Preis sehen Sie auf der jeweiligen Produktseite. Wenn Sie sich bei den Maßen von Pumpenträger und Kupplung nicht sicher sind, senden Sie uns die Pumpendaten über unsere Kontaktseite.

Häufig gestellte Fragen

Sollte im Hydraulikaggregat ein 2-poliger oder ein 4-poliger Motor eingesetzt werden?

Die meisten Zahnrad- und Flügelzellenpumpen sind für die Klasse 1500 U/min ausgelegt, daher ist der 4-polige Motor verbreitet. Soll die Pumpe in der Klasse 3000 U/min laufen, muss anhand der Herstellerdaten geprüft werden, ob sie diese Drehzahl zulässt.

Kann ich die Motorleistung aus der Presskraft in Tonnen ableiten?

Nicht direkt. Die Presskraft hängt von Zylinderfläche und Druck ab; die Motorleistung dagegen wird neben dem Druck vom Volumenstrom bestimmt, der die Zylindergeschwindigkeit festlegt. Klären Sie zuerst Volumenstrom und Druck und verwenden Sie dann die Näherungsformel.

Warum nimmt der Motor auch im Leerlauf Strom auf?

Auch in Umlaufstellung dreht sich die Pumpe und fördert Öl in den Tank; der Motor nimmt dabei Strom in Höhe von Magnetisierungsstrom und Reibungsverlusten auf. Das ist normal; für lange Wartezeiten kann der Maschinenhersteller eine Logik vorsehen, die den Motor abschaltet.

Kann ich den Motor senkrecht auf den Tankdeckel montieren?

Ja, dafür ist die Flanschbauform V1 vorgesehen. Die Welle zeigt nach unten, der Motor wird über den Pumpenträger mit der Pumpe verbunden. Geben Sie bei der Bestellung die vertikale Montage und das Flanschmaß des Pumpenträgers an.

Mein vorhandener Motor wird warm, als wäre er zu schwach – was tun?

Prüfen Sie zuerst, ob die Druckeinstellung den Werten von Pumpe und Maschine entspricht und ob der Lüfter saubere Luft ansaugt. Senden Sie uns anschließend die Daten des Leistungsschilds und die Zykluszeit; gemeinsam prüfen wir eine höhere Leistungsstufe oder eine Ausführung mit Wicklungsfühler.