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Motor

Motorstartmoment

Berechnen Sie das Startmoment (Blockiermoment) des Gleichstrommotors, den Stillstandsstrom, die Leerlaufdrehzahl und die Spitzenleistung beim Start.

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Formel

T_s = Kt × V/R, I_s = V/R

Kt— Torque constant (N·m/A)
R— Winding resistance (Ω)

Wie es funktioniert

Das Startdrehmoment ist die Rotationskraft, die ein Motor überwinden muss, um die Last vom Ruhezustand auf die Betriebsdrehzahl zu beschleunigen. Es muss das Haftreibungsmoment (Losbrechmoment) zuzüglich des Drehmoments, das zur Beschleunigung der kombinierten Last und der Motorrotorträgheit erforderlich ist, überschreiten. Das Beschleunigungsmoment ist t_Accel = J_total × α, wobei J_total die gesamte reflektierte Trägheit (kg·m²) und α die erforderliche Winkelbeschleunigung (rad/s²) ist. Das gewählte Nenndrehmoment des Motors muss t_Breakaway + t_ACCEL mit einem ausreichenden Sicherheitsabstand (in der Regel 1,5—2×) überschreiten.

Bearbeitetes Beispiel

Ein Förderband muss in 2 Sekunden 200 U/min erreichen. Die Lastträgheit an der Motorwelle (reflektiert durch das Getriebe) beträgt 0,05 kg·m². Die Trägheit des Motorrotors beträgt 0,005 kg·m². Das statische Reibungsmoment beträgt 1,2 N·m. Schritt 1 — Erforderliche Winkelbeschleunigung: α = ω/t = (200 × π /30)/2 = 20,94/2 = 10,47 rad/s² Schritt 2 — Totale Trägheit: J_Total = J_Load + J_Motor = 0,05 + 0,005 = 0,055 kg·m² Schritt 3 — Beschleunigungsmoment: T_Accel = J_total × α = 0,055 × 10,47 = 0,576 N·m Schritt 4 — Erforderliches Startdrehmoment insgesamt: t_START = t_FRICTION + t_ACCEL = 1,2 + 0,576 = 1,776 N·m Schritt 5 — Motorauswahl mit 2-fachem Sicherheitsfaktor: t_Motor_min = 1,776 × 2 = 3,55 N·m Nennstartmoment Ergebnis: Wählen Sie einen Motor mit einem Startdrehmoment von mindestens 3,55 N·m. Wenn nur ein Dauerdrehmoment verfügbar ist, stellen Sie sicher, dass die Spezifikation für das Startdrehmoment (oft 1,5—2,5 × kontinuierlich) diese Anforderung erfüllt.

Praktische Tipps

  • ✓Bei Lasten mit hohem Trägheitsmoment (Schwungräder, große Lüfter) sollte ein Sanftanlauf- oder Hochlaufprofil in Betracht gezogen werden, um den Spitzenstartstrom und die mechanischen Stöße an Kupplungen und Getrieben zu begrenzen
  • ✓Testen Sie das Losbrechmoment experimentell — setzen Sie einen Drehmomentschlüssel auf die Abtriebswelle und messen Sie das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Rotation aus dem kalten Stillstand einzuleiten, das immer höher ist als die Warmlaufreibung
  • ✓Permanentmagnet-Gleichstrommotoren und BLDC-Motoren haben in der Regel ein Startdrehmoment, das dem Stillstandsmoment entspricht, weshalb sie im Vergleich zu Induktionsmotoren, deren Startdrehmoment begrenzt ist, gut für Starts mit hoher Trägheit geeignet sind

Häufige Fehler

  • ✗Vernachlässigung der statischen Losbrechreibung, die bei Anwendungen mit Dichtungen, Fett oder langen Stillstandsperioden 3—5 mal höher sein kann als die Laufreibung
  • ✗Verwenden Sie für die Startberechnungen das kontinuierliche Nenndrehmoment anstelle des blockierten Rotors oder des Spitzendrehmoments — diese können um das 2—3fache abweichen
  • ✗Vergessen, die Lastträgheit durch das quadratische Übersetzungsverhältnis abzubilden (J_Reflected = J_Load/GR²), wenn sich der Encoder oder Motor auf der Eingangsseite eines Getriebes befindet

Häufig gestellte Fragen

Das Stillstandsmoment ist das maximale Drehmoment, das ein Motor bei Nulldrehzahl erzeugen kann, wenn er mit Nennspannung angetrieben wird — es ist eine Motorcharakteristik. Das Startdrehmoment ist das Drehmoment, das die Anwendung benötigt, um mit der Rotation zu beginnen — es ist eine Lastcharakteristik. Das Stillstandsmoment des Motors muss das erforderliche Startdrehmoment der Last überschreiten, damit das System starten kann.
Bei Sternschaltung erhält jede Motorwicklung 1/√3 der Netzspannung, wodurch das Drehmoment auf 1/3 des Direktstartdrehmoments (DOL) reduziert wird. Dadurch wird auch der Einschaltstrom auf 1/3 des DOL reduziert. Der Anlasser wechselt von Stern auf Dreieck, sobald sich der Motor der vollen Drehzahl nähert. Dies ist nur geeignet, wenn das Lastdrehmoment beim Start weniger als 1/3 des Volllastdrehmoments beträgt.
Permanentmagnet-DC- und BLDC-Motoren erzeugen ein maximales Drehmoment bei Nulldrehzahl und eignen sich daher von Natur aus gut für Anwendungen mit hohem Startdrehmoment. Gleichstrommotoren mit Reihenwicklung erzeugen zudem ein sehr hohes Startdrehmoment. AC-Induktionsmotoren benötigen eine Sterndreieck-, Spartransformator- oder Softstarter-Ausrüstung, um das zulässige Startdrehmoment über die direkten On-Line-Werte hinaus zu erhöhen.

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