Elektromotor 64)
Elektromotoren-Glossar-Blog Parallelbetrieb

Wie funktioniert der Parallelbetrieb von zwei E-Motoren?
Tipps zu synchronschaltung, mechanischer Kopplung

und Fehlervermeidung in der Praxis.

Das Betreiben von zwei Elektromotoren an einer gemeinsamen
Last bietet Flexibilität und hohe Leistung. Ob nebeneinander

oder in Reihe (hintereinander) gekoppelt:

Wir erklären, worauf es bei Toleranzen, Drehmomenten und

Sicherheit im Parallelbetrieb ankommt.

Unter dem Parallelbetrieb von Elektromotoren versteht man das zeitgleiche
Arbeiten von zwei oder mehr Antrieben an einer gemeinsamen Maschine oder
Arbeitslast. Die Motoren teilen sich dabei das erforderliche Gegenmoment.


Voraussetzungen für den reibungslosen Betrieb

Damit zwei Drehstrommotoren nebeneinander an einem Netz problemlos zusammen
arbeiten, müssen wesentliche Grundregeln beachtet werden:

- Identisches Fabrikat: Fertigungstoleranzen bei unterschiedlichen Anbietern
können zu ungleichen Lastverteilungen führen.
- Gleiche Leistung und Drehzahl: Nur baugleiche Motoren teilen sich das
Drehmoment gleichmäßig auf.

Kleine elektrische Abweichungen gleichen die Motoren im Netz meist unbemerkt
untereinander aus. Bei größeren Abweichungen kommt es jedoch zu
Leistungsverlusten oder thermischer Überlastung eines einzelnen Antriebs.


Reihenschaltung und mechanische Kopplung

Ein Parallelbetrieb lässt sich auch mechanisch in Reihe realisieren. Hierbei
wird der zweite Motor hinter den ersten gekoppelt – beispielsweise über eine
Kupplung oder eine Steckverbindung an der B-Welle des vorderen Motors.

Reicht die Leistung des ersten Motors für geringe Lasten aus, dreht dieser
allein. Steigt die Anforderung, wird der zweite Motor zugeschaltet. Beide
synchronisieren sich über die Netzfrequenz und die gemeinsame Welle.

Wichtiger Sicherheitshinweis: Die Motorwelle des vorderen Antriebs muss das
doppelte Gesamtdrehmoment übertragen können. Wird dies bei der Auslegung
vernachlässigt, droht im Volllastbetrieb ein Wellenbruch.


Spannendes Praxisbeispiel: Estrich-Bodenfräsmaschine

Wie tückisch der Parallelbetrieb sein kann, zeigt ein Beispiel aus der Praxis:
An einer Estrich-Bodenfräse trieben zwei leistungsstarke Winkelschleifermotoren
(je 2,8 kW, ca. 4.500 U/min) über Keilriemen ein gemeinsames Diamantfräsrad an.
Um den Anlaufstrom zu begrenzen, waren die Antriebe auf drei Netzphasen
verteilt.

Durch einen Steckerdefekt fiel eine Phase aus. Ein Motor blieb stehen,
während der zweite mit voller Kraft weiterlief. Die Folge: Der Keilriemen
des stehenden Motors sprang ab und zerlegte den Riementrieb der Maschine.

Die Lösung: Durch den Einbau von mechanischen Sicherungssplinten an den
Riemenscheiben und eine angepasste Stromüberwachung wird bei Ausfall eines
Motors nun die gesamte Anlage sicher abgeschaltet.


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Elektromotoren-Glossar-Blog Parallelbetrieb

Beim Parallelbetrieb von E-Motoren haben wir ein etwas abweichendes, aber interessantes Praxisbeispiel am Schluss des Infotextes über den Parallelbetrieb zweier E-Motoren, Drehstrommotoren. Der Begriff sagt schon aus, dass zwei Motoren (mindestens) parallel, also nebeneinander, zusammen auf einer Maschine oder was auch immer dranhängt laufen. Die beiden müssen synchron, an synchronem Netz, hängen. Natürlich laufen die beiden nebeneinander nicht einfach so synchron. Motor und Toleranzen bringen Abweichungen, elektrische Toleranzen bringen Toleranzen. Geringe werden nicht bemerkt, der eine gleicht die Differenz unbemerkt von dem anderen aus. Ein Leistungsverlust, bei kleinen Abweichungen der Toleranzen vernachlässigbar, bei größeren kommt es zu Problemen. Deshalb zweimal das gleiche Fabrikat einsetzen und natürlich gleiche Leistung und gleiche Drehzahl, dann teilen sich die E-Motoren die Last (das Gegenmoment sagt der Fachmann).

Ebenso ein Parallelbetrieb liegt sinngemäß vor, wenn 2 Elektromotoren hintereinander gekoppelt werden. Eher ein Reihenbetrieb, das aber hier nicht als Bezeichnung passt. Montage, Maschine, Gerät oder Anlage, da geht die E-Motor-Welle vom vorderen E-Motor hinein, Steckwelle oder auch Kupplung (wäre hier besser die Kupplung). Der E-Motor kann alleine drehen, wenn er von der Last (dem Gegenmoment in Nm) genügt. Wird die Last (das Gegenmoment) zu hoch in Nm, dann kann der zweite E-Motor zugeschaltet werden. Der zweite E-Motor hinten dran wird mit dem ersten E-Motor, mit einer Kupplung zum Beispiel, verbunden. Eine einfache Steckverbindung zwischen B-Welle erster E-Motor und Motorwelle zweiter E-Motor genügt da auch schon.

Beide synchronisieren sich mit der Drehzahl, der eine gleicht den anderen aus, Abweichungen sind zwar, Verluste aber nicht erkennbar. Wie nebeneinander, so gilt auch hintereinander das gleiche Fabrikat, gleiche Leistung, gleiche Drehzahl, dann funktioniert es. Etwas ist zu bedenken – die Motorwellen müssen das Gegendrehmoment mal 2 an der Welle aushalten, wird es nicht beachtet, dann droht eventuell ein Wellenbruch.

Jetzt zu einem interessanten Parallelbetrieb, zwar keine IEC Normmotoren, aber diese wären auch möglich gewesen, wenn der Platz da wäre – war er nicht.

Anwendung, eine Bodenfräsmaschine für Estrich. Ein hochdrehendes (4.500 U/min ca.) Diamantfräsrad, ähnlich wie bei einer Handkreissäge angeordnet. Das Gerät war defekt, 1 Antriebsmotor ausgefallen, der zweite machte ab und zu auch schon Probleme. Also beide E-Motoren raus, zwei neue stärkere rein. Sollte doch gehen. Nun um die E-Motoren war aber das Gehäuse eines Winkelschleifers. Das bedeutete zwei Winkelschleifer mit 2,8 kW und 4.500 U/min waren links und rechts eingebaut. Zwei Keilriemenscheiben auf den Winkelschleifern und eine 2-rillige Keilriemenscheibe auf dem Fräsrad (Diamantrad). Alles eingebaut, Keilriemen aufgelegt, gestartet, Anlauf – Hochlauf – Ende.

Was war passiert?? Eine der beiden Maschinen war ausgefallen. 3 Motoren in der Maschine, einmal Fahrantrieb, einmal Fräse und einmal Fräse, wegen des Anlaufstromes auf 3 Phasen L1 L2 L3! verteilt. Nur eine Phase war im Stecker defekt, wahrscheinlich ist auch deshalb der eine Winkelschleifermotor kaputtgegangen, aber davon unabhängig, jedenfalls sind beide Motoren ausgefallen, der eine ab sofort. Bei einem Phasenverlust wieder aus. Die Folge, die zweirillige Scheibe hat mit halber Leistung gedreht, aber so, dass die andere Scheibe auf dem stehenden Winkelschleifer abgesprungen ist. Dass mal bei der Anwendung, bei einem Kunden, die mobile Maschine ausfällt, weil ein E-Motor-Flex die Sicherung auslöste, damit ist zu rechnen. Aber die Maschine darf sich nicht „dadurch zerlegen“, das ist nicht okay, nicht akzeptabel. Als Lösung bot sich an, Sicherungssplinte bei beiden Winkelschleifer-Keilriemenscheiben einzusetzen. Jetzt passt es. Fällt eine Maschine der beiden aus, ein Winkelschleifer läuft nicht mit, dann zerlegt sich die Maschine nicht mehr. Ist ein gravierender Fehler innerhalb eines Winkelschleifers, dann schaltet die Stromüberwachung beide aus und zusätzlich den Fahrantrieb.

Parallelbetrieb von E-Motoren im Beispiel Winkelschleifermotoren, können ungeahnte Probleme bringen. Es funktioniert - …gut.

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