Motor-Volllaststrom-Rechner (kW ↔ PS)
Volllaststrom für Drehstrom- und Wechselstrommotoren aus Leistung, Spannung, Leistungsfaktor und Wirkungsgrad — mit kW ↔ PS Umrechnung.
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Wie es berechnet wird
Der Volllaststrom ergibt sich durch Umstellen der elektrischen Leistungsgleichung. Einphasig: P = U × I × PF × η, also I = P ÷ (U × PF × η). Dreiphasig: P = √3 × U × I × PF × η, also I = P ÷ (U × √3 × PF × η) — dabei ist P die Wellenleistung (mechanische Abgabeleistung) in Watt, U die Leiterspannung, PF der Leistungsfaktor und η der Wirkungsgrad.
Rechenbeispiel: ein dreiphasiger 15-kW-Motor an einer 400-V-Versorgung, mit einem typischen Leistungsfaktor von 0,85 und einem Wirkungsgrad von 0,90. Der Strom beträgt I = 15.000 ÷ (400 × 1,732 × 0,85 × 0,90) = 15.000 ÷ 530,6 ≈ 28,3 A — nahe an den rund 28 A, die dieser Rechner liefert, und übereinstimmend mit den Werten, die Hersteller-Motortabellen für diese Baugröße veröffentlichen.
Was Sie wissen sollten
Leistungsfaktor und Wirkungsgrad sind die zwei Variablen, die diese Berechnung nur zu einer Schätzung machen, solange Sie nicht die tatsächlichen Werte vom Typenschild des Motors verwenden. Beide sind Eigenschaften der konkreten Konstruktion, Wicklung und des Belastungspunkts eines bestimmten Motors — keine universellen Konstanten. Der Leistungsfaktor liegt bei Asynchronmotoren typischerweise bei 0,8 bis 0,95 und fällt spürbar ab, wenn der Motor nur schwach belastet läuft, da der Magnetisierungsstrom ungefähr konstant bleibt, während der wirkleistungswirksame (phasengleiche) Strom schrumpft. Der Wirkungsgrad liegt typischerweise bei 80 % bis 95 %, steigt mit der Motorgröße und mit modernen Wirkungsgradklassen IE3/IE4, und sinkt etwas unterhalb der Volllast und deutlich unterhalb der Nenndrehzahl.
Da beide Faktoren lastabhängig sind, zieht ein Motor, der mit der halben Nennleistung läuft, nicht einfach die Hälfte des berechneten Stroms — der Leistungsfaktor bricht schneller ein als die Leistung, sodass sich das Verhältnis von Strom zu Leistung bei Teillast tatsächlich verschlechtert. Genau deshalb liefert die Verwendung katalogtypischer Werte statt der Typenschildangaben nur ein Näherungsergebnis — nützlich für eine erste Dimensionierung, aber nicht für endgültige Schutzeinstellungen.
- Typenschildangaben gewinnen immer. Das Schild am physischen Motor gibt den tatsächlichen Nennstrom direkt an — verwenden Sie ihn, wenn verfügbar, statt aus Leistung, Spannung, PF und Wirkungsgrad neu zu berechnen, da die beiden letzteren je nach Wicklungsdesign und Fertigungstoleranz variieren.
- Der Anlaufstrom ist eine völlig separate Zahl. Direkter Netzanlauf zieht für ein bis zwei Sekunden, während der Rotor aus dem Stillstand beschleunigt, etwa das 5- bis 8-Fache des Volllaststroms — Schalter, Schütze und Kabel werden mit diesem Einschaltstrom im Hinterkopf dimensioniert, nicht nur mit dem stationären Volllaststrom, den dieser Rechner liefert.
- kVA ist nicht dasselbe wie kW. Die Scheinleistung (kVA) ist das, wofür die elektrische Versorgung — Transformator, Generator, Kabel — dimensioniert sein muss; sie liegt über der tatsächlichen mechanischen Arbeit (kW) genau um die Leistungsfaktor- und Wirkungsgradverluste, die diese Formel berücksichtigt.
Häufig gestellte Fragen
Warum stimmt mein berechneter Strom nicht mit dem Typenschild-Ampere-Wert des Motors überein?
Weil Leistungsfaktor und Wirkungsgrad spezifisch für die tatsächliche Konstruktion und Fertigungstoleranzen dieses Motors sind, keine universellen Konstanten — die zur Schätzung verwendeten typischen Werte 0,85 und 0,90 stimmen selten exakt mit einem echten Typenschild überein. Sobald das Typenschild verfügbar ist, verwenden Sie den dort angegebenen Strom direkt, statt neu zu rechnen.
Was ist der Unterschied zwischen kVA und kW?
kW ist die reale mechanische Arbeit an der Welle. kVA ist die Scheinleistung, die die elektrische Versorgung tatsächlich liefern muss, aufgebläht über kW hinaus durch Leistungsfaktor- und Wirkungsgradverluste. Transformatoren, Generatoren und Versorgungskabel werden genau deshalb alle in kVA dimensioniert — kW allein unterschätzt, was die Quelle liefern muss.
Wie sollte ich den Leitungsschutzschalter und das Schütz dimensionieren?
Nicht allein anhand des Volllaststroms. Der direkte Netzanlauf zieht für ein bis zwei Sekunden, während der Rotor beschleunigt, etwa das 5- bis 8-Fache des Volllaststroms. Der Motorschutz nutzt spezielle Motorschutzschalter oder thermische Überlastrelais, die auf den Volllaststrom eingestellt sind, aber eine Zeit-Strom-Kennlinie besitzen, die diesen Anlaufstoß toleriert, ohne auszulösen.
Ändert sich der Leistungsfaktor mit der Motorlast?
Ja, erheblich. Ein schwach belasteter Asynchronmotor hat einen deutlich schlechteren Leistungsfaktor als derselbe Motor nahe der Volllast, denn der zur Aufrechterhaltung des Magnetfelds nötige Magnetisierungsstrom bleibt ungefähr konstant, während der nutzbare, phasengleiche Strom mit sinkender Last schrumpft — ein überdimensionierter, schwach belasteter Motor ist daher eine häufige Ursache für einen schlechten Leistungsfaktor im gesamten Betrieb.
Kann ich diesen Rechner für ein- und dreiphasige Motoren austauschbar verwenden?
Das Tool wendet die korrekte Formel für die jeweils gewählte Option an — dreiphasig teilt zusätzlich durch einen √3-Term, den einphasig nicht hat — wählen Sie also den tatsächlichen Versorgungstyp des Motors, statt manuell umzurechnen; die beiden Formeln zu verwechseln ist einer der häufigsten Dimensionierungsfehler.
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