Asynchronmotor in 3D: Aufbau erklärt

Asynchronmotor im Betrieb: Warnzeichen, Messen, Schutz

Was auf dem Leistungsschild steht

Die elektrischen und mechanischen Bemessungsdaten eines Motors müssen nach IEC 34-1 bzw. VDE 0530 auf seinem Leistungsschild stehen. Sie beschreiben den stationären Betrieb im Arbeitspunkt, etwa bei 400 V und 50 Hz. Beim Anlauf gelten andere Werte (Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 3-10). Spannung und Frequenz auf dem Schild müssen zum Netz passen. Wichtig für den Betrieb sind außerdem der Bemessungsstrom für die Schaltung, in der er läuft, die Drehzahl, der Leistungsfaktor und die Betriebsart.

Wann der Motorschutz richtig auslöst

Ein Überlastschutz sieht nur den Strom. Eaton nennt die Fälle, in denen er richtig auslöst: mechanische Überlastung, Unterspannung, Phasenausfall bei etwa vollbelastetem Motor und Nichtanlauf wegen Blockierung (S. 3-18). In all diesen Fällen steigt der Strom. Löst ein richtig eingestellter Schutz zu häufig aus, ist nach Eaton die Belastung zu verringern oder ein größerer Motor einzusetzen.

Wann er nicht hilft, obwohl der Motor leidet

Gefährlich sind die Fälle, in denen der Strom nicht steigt. Eaton zählt dazu Feuchtigkeit, verminderte Kühlung durch Drehzahlabfall oder Verschmutzung, zusätzliche Erwärmung von außen und Lagerverschleiß (S. 3-19). Praktisch heißt das: Ein Motor mit zugesetzten Kühlrippen, einer verstopften Lüfterhaube oder in der prallen Sonne kann überhitzen, ohne dass der Motorschutz etwas merkt. Hier hilft nur Hinsehen bei der Wartung, oder ein Temperaturfühler in der Wicklung.

Temperaturfühler in der Wicklung

Kaltleiter in der Ständerwicklung messen die Temperatur dort, wo sie entsteht, und werden an ein Thermistor-Maschinenschutzgerät angeschlossen. Eaton unterscheidet ständerkritische Motoren, bei denen die Wicklung zuerst zu heiß wird, und läuferkritische, bei denen beim Blockieren der Läufer zuerst die Grenztemperatur erreicht. Bei läuferkritischen Motoren meldet der Fühler im Ständer zu spät, darum wird dort zusätzlich ein Motorschutzrelais empfohlen. Drehstrommotoren über 15 kW sind meist läuferkritisch. Bei häufigem Anlaufen und Bremsen empfiehlt Eaton die Kombination aus Motorschutzrelais und Thermistorschutz (S. 3-26).

Messen am laufenden Motor

Mit der Stromzange alle drei Außenleiter messen und mit dem Bemessungsstrom vom Schild vergleichen. Liegen die Ströme deutlich auseinander, stimmt etwas mit Wicklung, Klemmen oder Netz nicht. Liegt der Strom über dem Bemessungsstrom, ist der Motor überlastet. Hören und Fühlen gehört dazu: Ein rauer, mahlender Ton oder ein Lagerschild, das deutlich wärmer ist als das andere, kündigt einen Lagerschaden an, lange bevor der Strom steigt.

Messen am stehenden Motor

Spannungsfrei, Zuleitung abgeklemmt, dann die Wicklungswiderstände vergleichen und den Isolationswiderstand gegen das Gehäuse messen. Wie das am Klemmbrett geht, zeigt Klemmbrett in 3D. Ein Motor, der lange in einer feuchten Umgebung stand, kann einen schlechten Isolationswert haben, ohne kaputt zu sein. Dann wird er vor dem Einschalten getrocknet, nicht einfach angeschaltet.

Drehzahl und Drehrichtung

Die Drehzahl hängt von der Polpaarzahl und der Frequenz ab, die Drehrichtung von der Phasenfolge. Durch Tausch zweier Anschlussphasen wird sie umgekehrt (Eaton, S. 3-10). Die Synchrondrehzahl und den Schlupf rechnet der Rechner Motordrehzahl, den Strom aus der Leistung der Rechner Motor-Bemessungsstrom.

Lager schmieren, aber richtig

Kleine Motoren haben meist dauergeschmierte Lager, die nicht nachgeschmiert werden. Größere Motoren haben Schmiernippel und oft ein Schmierschild mit Fettsorte, Menge und Intervall. Zu wenig Fett lässt das Lager trocken laufen, zu viel Fett macht es warm, weil es im Lager gewalkt wird. Darum genau die Menge vom Schild nehmen und den Motor dabei laufen lassen, wenn der Hersteller es so vorgibt.

Riemen und Kupplung

Ein zu straff gespannter Keilriemen belastet das Lager auf der A-Seite und verkürzt seine Lebensdauer. Eine schlecht ausgerichtete Kupplung erzeugt Schwingungen, die man als Brummen oder Klappern hört und als Wärme am Lager spürt. Wird ein Motor getauscht, gehören Ausrichtung und Riemenspannung zur Inbetriebnahme dazu, nicht nur der elektrische Anschluss.

Kondenswasser

Ein Motor, der draußen oder in einer kalten Halle steht und nur zeitweise läuft, zieht beim Abkühlen feuchte Luft an, die im Gehäuse kondensiert. Viele Motoren haben dafür verschließbare Kondenswasserbohrungen an der tiefsten Stelle. Sie müssen nach der Einbaulage unten liegen. Ein Isolationswert, der im Winter schlechter ist als im Sommer, deutet auf Feuchtigkeit hin.

Einen Motor tauschen

Ein Ersatzmotor muss elektrisch und mechanisch passen: Leistung, Spannung, Drehzahl und Bemessungsstrom, dazu Baugröße, Wellenmaße und Bauform. Die Bauform sagt, wie der Motor befestigt wird, etwa IM B3 mit Füßen oder IM B5 mit Flansch. Ein Motor mit gleicher Leistung, aber anderer Polzahl dreht anders schnell, und die Maschine läuft dann zu schnell oder zu langsam.

Nach langem Stillstand

Ein Reservemotor aus dem Lager oder ein Antrieb, der monatelang stand, wird vor dem Einschalten kurz geprüft: Welle von Hand drehen, sie muss frei laufen. Isolationswiderstand messen. Lüfterhaube und Kühlrippen auf Nester, Laub und Staub ansehen. Lager, die lange stillstanden, können an einer Stelle Rost angesetzt haben und laufen dann rau. Lieber diese fünf Minuten investieren als einen Motor, der beim ersten Start durchbrennt.