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Berechnen Sie den Volllaststrom eines Einphasen- oder Dreiphasenmotors aus seiner Nennleistung in kW oder hp, dem Wirkungsgrad und dem Leistungsfaktor.
Versorgung
3 ~ MotorBei Volllast
Wohin die Leistung aus der Versorgung fließt
Derselbe Motor an anderen Versorgungsspannungen
Nennstrom bei Volllast je Außenleiter
27,69A
15 kW mechanische Abgabeleistung, 400 V Drehstrom.
Prüfen Sie die Werte, um ein Ergebnis zu sehen.
Verwenden Sie den Strom vom Typenschild, wenn er vorliegt. Der Anlaufstrom ist um ein Mehrfaches höher und wird hier nicht gezeigt.
Dreiphasig I = Pout × 1000 ÷ (√3 × V × η × PF)Einphasig I = Pout × 1000 ÷ (V × η × PF)
Ein Motor mit 15 kW (20,12 hp) Nennabgabeleistung an 400 V Drehstrom, einem Wirkungsgrad von 92 % und einem Leistungsfaktor von 0,85 nimmt bei Volllast je Außenleiter 27,69 A auf.
Tipp: Der Stromwert auf dem Typenschild hat Vorrang vor jeder Berechnung. Nutzen Sie diese Rechnung, wenn das Typenschild unlesbar ist oder Sie vor Lieferung des Motors planen.
Die Motornennleistung auf dem Typenschild in kW oder hp ist die Abgabeleistung an der Welle. Teilen Sie sie durch den Wirkungsgrad, um die elektrische Eingangsleistung zu erhalten. Teilen Sie anschließend durch √3, die Außenleiterspannung und den Leistungsfaktor. Ein 15-kW-Motor an 400 V mit 92 % Wirkungsgrad und einem Leistungsfaktor von 0,85 nimmt bei Volllast in jedem Außenleiter 27,69 A auf.
Nutzen Sie das Ergebnis zur Auswahl von Stromwandlern, zum Vergleich eines gemessenen Stroms mit der Motornennleistung oder zur Schätzung bei unlesbarem Typenschild. Für die Dimensionierung von Kabeln und Schutzgeräten gelten die Installationsvorschriften des jeweiligen Standorts.
I = Pout × 1000 ÷ (√3 × V × η × PF)
Pout ist die Nennabgabeleistung in kW, V die Außenleiterspannung. η ist der Wirkungsgrad als Dezimalwert und PF der Leistungsfaktor, beide bei Volllast.
I = Pout × 1000 ÷ (V × η × PF)
Verwenden Sie für V die Phasenspannung. Kleine Einphasenmotoren haben oft weniger als 80 % Wirkungsgrad; deshalb fällt der Verlustanteil stärker ins Gewicht als bei einem Dreiphasenmotor.
P (kW) = hp × 0,7457
US-Typenschilder und viele ältere Schilder verwenden mechanische Horsepower: 550 ft·lbf/s oder 745,7 W. Die metrische Pferdestärke (PS, CV) entspricht 735,5 W.
Entnehmen Sie Wirkungsgrad und Leistungsfaktor dem Typenschild. Ist der Wirkungsgrad nicht lesbar, verwenden Sie den Mindestwert der IE-Klasse nach IEC 60034-30-1. Ein vierpoliger IE3-Motor mit 7,5 kW bei 50 Hz hat zum Beispiel mindestens 90,4 % Wirkungsgrad. Die EU-Ökodesign-Verordnung 2019/1781 schreibt seit Juli 2021 für die meisten neuen Dreiphasenmotoren von 0,75 bis 1.000 kW IE3 vor. Der Leistungsfaktor steigt mit der Größe: Bei vierpoligen Motoren liegt er typischerweise nahe 0,75 bei 1 kW, bei 0,82 bei 7,5 kW und bei 0,85 bis 0,88 oberhalb von 30 kW. Zweipolige Motoren liegen etwas höher.
Die Formel liefert nur den Volllaststrom. Unterhalb der Volllast sinkt der Leistungsfaktor stetig. Der Wirkungsgrad erreicht bei etwa 75 % Last seinen Höchstwert, bleibt bis etwa 50 % Last nahe am Volllastwert und fällt darunter ab. Der Magnetisierungsstrom nimmt mit der Last nicht ab; ein Motor im Leerlauf zieht daher noch 20 bis 50 % seines Volllaststroms. Bei halber Last nimmt ein Motor folglich deutlich mehr als die Hälfte seines Volllaststroms auf. Messen Sie kW statt Ampere, um die Motorauslastung zu bestimmen.
Der Typenschildstrom gilt bei Nennspannung. IEC 60034-1 Zone A lässt im Dauerbetrieb ±5 % Spannung und ±2 % Frequenz zu. Bei unveränderter Wellenlast steigt der Strom ungefähr im selben Verhältnis, in dem die Spannung fällt. Ein voll belasteter 400-V-Motor an einer 380-V-Versorgung nimmt etwa 5 % mehr Strom auf als auf dem Typenschild angegeben.
Der Wirkungsgrad beträgt 90,4 %, das IE3-Minimum für einen vierpoligen 7,5-kW-Motor bei 50 Hz. Die Eingangsleistung ist 7,5 ÷ 0,904 = 8,296 kW. Bei einem Leistungsfaktor von 0,82 beträgt der Strom 8.296 ÷ (1,732 × 400 × 0,82) = 14,6 A in jedem Außenleiter. Bei Volllast setzt der Motor etwa 0,8 kW in Wärme um. Ein Direktanlauf zieht einige Sekunden lang ungefähr 90 bis 115 A.
Nennstrom bei Volllast je Außenleiter 14,6 A Im Rechner öffnen
50 hp entsprechen 37,28 kW. Bei 94,1 % Wirkungsgrad und einem Leistungsfaktor von 0,86 beträgt der Volllaststrom in jedem Außenleiter 55,42 A. NEC-Tabelle 430.250 nennt für einen 50-hp-Motor an 460 V 65 A, also 17 % mehr. Nach NEC 430.6(A) werden Leiter und Kurzschlussschutz anhand der Tabelle, der Überlastschutz anhand des Typenschilds dimensioniert. Nutzen Sie den berechneten Wert für Überwachung und Stromwandlerauswahl.
Nennstrom bei Volllast je Außenleiter 55,42 A Im Rechner öffnen
Bei 78 % Wirkungsgrad beträgt die Eingangsleistung 1,41 kW. Mit einem Leistungsfaktor von 0,9 liegt der Strom bei 6,813 A. Wenn Sie die Nennleistung von 1,1 kW fälschlich als elektrische Eingangsleistung behandeln, erhalten Sie 5,3 A, also 22 % zu wenig.
Nennstrom bei Volllast 6,813 A Im Rechner öffnen
Übliche Motor-Abgabeleistungen in kW und ihre Entsprechung in mechanischen Horsepower (1 hp = 745,7 W).
| Abgabeleistung (kW) | Horsepower (hp) |
|---|---|
| 0,37 | 0,4962 |
| 0,55 | 0,7376 |
| 0,75 | 1,006 |
| 1,1 | 1,475 |
| 1,5 | 2,012 |
| 2,2 | 2,95 |
| 3 | 4,023 |
| 4 | 5,364 |
| 5,5 | 7,376 |
| 7,5 | 10,06 |
| 11 | 14,75 |
| 15 | 20,12 |
| 18,5 | 24,81 |
| 22 | 29,5 |
| 30 | 40,23 |
| 37 | 49,62 |
| 45 | 60,35 |
| 55 | 73,76 |
| 75 | 100,6 |
| 90 | 120,7 |
| 110 | 147,5 |
| 132 | 177 |
| 160 | 214,6 |
| 200 | 268,2 |
| 250 | 335,3 |
Verwenden Sie den Typenschildstrom, wenn er lesbar ist. Der Hersteller hat ihn für diesen Motor bei Nennspannung gemessen. Ein berechneter Strom ist nur so zuverlässig wie die eingegebenen Werte für Wirkungsgrad und Leistungsfaktor.
Ein Direktanlauf zieht typischerweise das 6- bis 8-Fache des Volllaststroms. Während der Motor hochläuft, sinkt der Strom, meist innerhalb weniger Sekunden. IEC 60034-12 setzt je nach Bauart Grenzen für den blockierten Läufer; NEMA-Typenschilder geben mit einem Kennbuchstaben die kVA je hp bei blockiertem Läufer an. Ein Stern-Dreieck-Anlasser senkt den Außenleiterstrom auf ein Drittel des Direktanlaufwerts. Ein Sanftanlasser begrenzt ihn typischerweise auf das 2- bis 4-Fache des Volllaststroms, ein Frequenzumrichter auf ungefähr den Volllaststrom. Dieser Rechner liefert keinen Anlaufstrom.
Der Magnetisierungsstrom ist vom Leerlauf bis zur Volllast nahezu konstant und beträgt 20 bis 50 % des Volllaststroms. Kleinere Motoren liegen eher am oberen Ende dieser Spanne. Bei geringer Last ist der Strom überwiegend blind, daher ist der Leistungsfaktor niedrig. Der Strom allein überschätzt die Last. Die Wirkleistung in kW zeigt die tatsächliche Last.
Beginnen Sie mit dem kleinsten und größten Betriebsstrom, den Sie messen müssen, den Abmessungen des isolierten Leiters und dem Messgeräteeingang. Soll auch der Anlaufstrom erfasst werden, prüfen Sie zusätzlich den Transientenbereich und die Ansprechzeit von Sensor und Messgerät. Die Stromwandlerauswahl erstellt dieses Anforderungsprofil und prüft Nennwert, Öffnung und Ausgang eines Kandidaten. Die optionale EpiSensor-Zuordnung ist ein Katalogvergleich; sie belegt weder Messgenauigkeit noch Eignung für den Motoranlauf.
Ein ZEM an der Motorversorgung erfasst Wirkleistung in kW, Strom und Leistungsfaktor je Phase. Die gemessene Wirkleistung im Verhältnis zur Nenneingangsleistung zeigt die Auslastung des Motors, die sich aus dem Strom allein nicht ablesen lässt. Die Phasenwerte zeigen eine Unsymmetrie.
