Praxishandbuch Antriebsauslegung - Grundlagen, Formelsammlung, Beispiele

1.6 Betriebsarten elektrischer Maschinen

Nicht immer unterliegen die Motoren einer konstanten Belastung. Die weitaus größere Anzahl der Anwendungen ist durch wechselnde Lastspiele gekennzeichnet. In vielen Fällen wirken sich auch der Anlauf und das Abbremsen der Maschine, die sogenannten nichtstationären Zustände, sehr stark auf die Erwärmung aus und können bei der Auslegung deshalb nicht mehr vernachlässigt werden.

Damit man für die Vielzahl der Anwendungen trotzdem mit guter Näherung eine optimale Ausnutzung der Motoren erreichen kann, sind für elektrische Maschinen Betriebsarten festgelegt worden. Diese beschreiben typische Lastspiele, auf die man sich mit seinem speziellen Anwendungsfall referenzieren kann, um einen Motor auszuwählen, der im späteren Betrieb möglichst nahe an seiner zulässigen Grenzübertemperatur betrieben wird.

Die Betriebsart einer elektrischen Maschine wird mit dem Buchstaben S und einer nachfolgenden Ziffer beschrieben. Bei einigen Betriebsarten sind zu ihrer genauen Spezifizierung noch zusätzliche Angaben wie zum Beispiel die relative Einschaltdauer, die zulässigen externen Massenträgheitsmomente, Einschaltzeiten usw. notwendig. Der weitaus größte Teil der Motoren wird für die Betriebsart S1 hergestellt. Bei diesen Maschinen erfolgt keine Angabe der Betriebsart auf dem Leistungsschild. S1-Motoren stehen in genormten Baureihen (IEC-Normmotoren) für ein großes Leistungs- und Drehzahlspektrum zur Verfügung. Aufgrund dieser Tatsache werden sie auch häufig in anderen Betriebsarten eingesetzt. Grundsätzlich lässt sich jede beliebige Betriebsart auf einen äquivalenten Dauerbetrieb zurückführen (siehe auch Abschnitt 12.5).

Dabei kann man Folgendes feststellen:
• Dem für S1-Betrieb bemessenen Motor kann bei Einsatz in anderen Betriebsarten mehr Leistung abverlangt werden. Die trifft bei Verwendung in den Betriebsarten S2, S3 und S6 zu. Es handelt sich dabei um Lastspiele, bei denen der Anlauf und das elektrische Bremsen keine Rolle für die Erwärmung des Motors spielen.
• Die Leistung eines S1-Motors muss beim Einsatz in anderen Betriebsarten vermindert werden. Dies trifft beim Einsatz in den Betriebsarten S4, S5, S7, S8 und S9 zu. Dort haben der Anlauf und/oder die elektrische Bremsung sowie hohe Überlast Einfluss auf das Erwärmungsverhalten des Motors.

Nachfolgend sind die in EN 60 034-1 festgelegten Betriebsarten für elektrische Maschinen kurz aufgelistet. Für eine ausführliche Beschreibung sei an dieser Stelle auf die Norm verwiesen.