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152 Motorenkunde
Auswahlkriterien der Antriebs-
technik
Jede Antriebsaufgabe erfordert einen
Antriebsmotor. Dessen Drehzahl,
Drehmoment und Regelbarkeit
müssen die geforderte Aufgabe
erfüllen. Generell gilt:
„Die Anwendung definiert den
Antrieb.“
Der weltweit am häufigsten einge-
setzte Antriebsmotor in industriellen
Anlagen und großen Gebäuden ist der
Drehstrom-Asynchronmotor. Sein
robuster und einfacher Aufbau sowie
hohe Schutzarten und standardisierte
Bauformen sind Merkmale dieses
preiswerten Elektromotors.
Motoranschluss
Beim Anschluss eines Drehstrom-
motors am elektrischen Netz müssen
die Daten auf dem Leistungsschild des
Motors mit der Netzspannung und der
Netzfrequenz übereinstimmen.
Der Anschluss erfolgt dabei standard-
mäßig über sechs Schraubenverbin-
dungen im Klemmkasten des Motors
und entsprechend der Netzspannung
in der sogenanten Stern- oder Drei-
eckschaltung.
Der Drehsinn eines Motors wird immer
mit Blick auf die Antriebswelle des
Motors angegeben (Antriebsseite).
Bei Motoren mit zwei Antriebswellen
ist diese Antriebsseite mit D (= Drives)
gekennzeichnet, die Nichtantriebs-
seite mit N (= No drives).
Unabhängig von der Schaltungsart
und der Ausprägung des Drehstrom-
Asynchronmotors sind die Anschlüsse
so gekennzeichnet, dass in alphabeti-
scher Reihenfolge (z. B. U1, V1, W1) bei
Anschluss der Netzspannung in zeit-
licher Phasenfolge (L1, L2, L3) der
Rechtslauf bewirkt wird.
Beim Drehstrom-Asynchronmotor sind
drei Wicklungsstränge um jeweils
120°/p (p = Polpaarzahl) gegenein-
ander versetzt angeordnet. Beim
Aufschalten einer dreiphasigen, um
jeweils 120° zeitlich verschobenen
Wechselspannung wird im Motor ein
Drehfeld erzeugt.
Durch Induktionswirkung werden in
der Läuferwicklung Drehfeld und
Drehmoment gebildet. Die Drehzahl
des Motors ist hierbei abhängig von
der Polpaarzahl und der Frequenz der
speisenden Spannung. Die Drehrich-
tung kann durch den Wechsel zweier
Anschlussphasen umgekehrt werden.
Angaben auf dem Leistungsschild
Die elektrischen und mechanischen
Bemessungsdaten des Motors
müssen auf seinem Leistungsschild
dokumentiert sein (IEC 34-1, VDE 0530).
Die Bemessungsdaten auf dem Leis-
tungsschild beschreiben den statio-
nären Betrieb des Motors im Bereich
des Arbeitspunktes (MN, z. B. bei 400 V
und 50 Hz). In der Phase des Motor-
starts sind die Betriebsdaten instabil.
Die folgenden Beispiele zeigen die
Leistungsschilder für zwei Motoren
mit einer Motorwellenleistung von
4 kW und deren Anschluss-
schaltungen an einem dreiphasigen
Wechselstromnetz mit 400 V und 50 Hz.
U1 V1 W1
W2 U2 V2
90°
0
L
1
L
2
L
3
360°
L
120° 120° 120°
180°
270°
Rechtslauf
(FWD)
Linkslauf (REV)
FWD = forward run (Rechtsdrehfeld)
REV = reverse run (Linksdrehfeld)
L1 L2 L3
U1
V2 W3
L1 L2 L3
U1
V2 W3
Sternschaltung Dreieckschaltung
,
,
• Mit der Spannungsangabe 230/400 V
muss dieser Motor in der Sternschal-
tung am Drehstromnetz (U
LN
=400V)
angeschlossen werden.
• Mit der Spannungsangabe von
400/690 V muss dieser Motor in der
Dreieckschaltung am Drehstromnetz
(U
LN
= 400 V) angeschlossen werden.
• Die Spannung jeder Motorwicklung
ist für 230 V ausgelegt. Die Wicklun-
gen müssen daher in Reihe an die
Phasenspannung (400 V) geschaltet
werden.
• Jede Motorwicklung ist hier für die
maximale Phasenspannung von
400 V ausgelegt und kann direkt
angeschlossen werden.
• Die drei Wicklungsenden (W2-U2-V2)
sind im Klemmkasten zum sogenann-
ten Sternpunkt zusammengeschaltet.
Die Spannung der einzelnen Phasen
zum Sternpunkt beträgt 230 V (= U
W
).
• Die Wicklungsenden sind im Klemm-
kasten zusammengeschaltet
(U1–W2, V1–U2, W1–V2) und
direkt mit den einzelnen Phasen
verbunden.
1410 min
-1
230 / 400 V 14.5 / 8.5 A
50 Hz
IP 54 Iso. KI F
4.0 KWS1
cos ϕ 0.82
△ / 
1410 min
-1
400 / 690 V 8.5 / 4.9 A
50 Hz
IP 54 Iso. KI F
4.0 KWS1
cos ϕ 0.82
△ / 
L1 L3L2
V1
V2
U1
W1
W2
U2
U
LN
I
LN
L1 L3L2
U1
W1
V1
V2
W2
U2
U
LN
I
LN
U
LN
3U
W
×=
I
LN
I
W
=
U
LN
U
W
=
I
LN
3I
W
×=
U1 V1 W1
W2 U2 V2
U1 V1 W1
W2
U2
V2
Anlaufkennlinien
Die nachfolgende Abbildung zeigt die
charakteristischen Anlaufkennlinien
eines Drehstrom-Asynchronmotors.
I
A
: Anlaufstrom
I
N
: Nennstrom im Arbeitspunkt
M
A
: Anlaufmoment
M
B
: Beschleunigungsmoment (M
M
> M
L
)
M
K
: Kippmoment
M
L
: Lastmoment
M
M
: Motormoment
M
N
: Nennmoment (stabiler Arbeitspunkt,
Schnittpunkt der Drehmoment-
kennlinie mit der Lastkennlinie)
M
S
: Sattelmoment
n: Drehzahl (aktueller Wert)
n
N
: Nenndrehzahl im Arbeitspunkt
n
S
: synchrone Drehzahl
(n
S
- n
N
= Schlupfdrehzahl s)
Synchrone Drehzahl:
Schlupfdrehzahl in %:
Drehzahl eines Asynchronmotors:
f: Frequenz der Spannung in Hz (= s
-1
)
n: Drehzahl in min
-1
p: Polpaarzahl
s: Schlupfdrehzahl in min
-1
Elektrische Leistung:
P
1
: elektrische Leistung in W
U: Bemessungsspannung in V
I: Bemessungsstrom in A
cos ϕ: Leistungsfaktor
Motorleistung (Größengleichung):
P
2
: mechanische Wellenleistung in kW
M
N
: Nennmoment in Nm
n: Drehzahl in min
-1
Wirkungsgrad:
M
N
n
N
n
n
S
M
A
M
M
M
B
M
K
M
L
M
S
I
A
I
N
M, I
0
n
s
f
p
-- -=
s
n
s
n–
n
s
--------------
100%⋅=
n
f
p
-- -
1s–()⋅=
P
1
UI 3 ϕcos×××=
P
2
M
N
n×
9550
-----------------=
η
P
2
P
1
-----=