Elektromotor-Auslegungsrechner
Über dieses Werkzeug
Dieser Rechner macht aus einer realen Last ein Anforderungsblatt für den Motor: Drehmoment, Drehzahl und Wellenleistung an einer deklarierten Welle, Spitzen- und Effektivbedarf über einen Bewegungszyklus, bezogenes Trägheitsmoment und eine optionale netzseitige Stromschätzung. Er prüft die Daten eines Kandidatenmotors gegen diese Anforderungen und meldet, was erfüllt ist, was nicht, und wofür noch Nachweise fehlen. Er wählt bewusst keine Produkte aus, gibt keine Motoren frei und zertifiziert keine Sicherheitsfunktionen. Jede Formel und jede Grenze folgt den unten aufgeführten archivierten Ingenieurquellen.
Anleitung
- Wählen Sie den Einstieg, der zu Ihrem Wissen passt: Drehmoment oder Leistung, eine zu bewegende Last, eine Pumpe oder ein Ventilator, oder ein zu prüfender Motor.
- Geben Sie Ihre Werte ein und drücken Sie Berechnen – nichts wird angenommen, und jede Einheit wird exakt umgerechnet.
- Ergänzen Sie Getriebe, Anfahren und Anhalten oder die elektrische Schätzung, soweit Ihre Daten es erlauben – jeder Abschnitt benennt seine eigenen Eingaben.
- Vergleichen Sie die Daten eines realen Motors im Kandidatenabschnitt: Die Tabelle trennt erfüllt, nicht erfüllt und nicht geprüft – nehmen Sie dieses Blatt zu Ihrem Lieferanten mit.
Anleitung
- Wählen Sie den Einstieg, der zu Ihrem Wissen passt: Drehmoment oder Leistung, eine zu bewegende Last, eine Pumpe oder ein Ventilator, oder ein zu prüfender Motor.
- Geben Sie Ihre Werte ein und drücken Sie Berechnen – nichts wird angenommen, und jede Einheit wird exakt umgerechnet.
- Ergänzen Sie Getriebe, Anfahren und Anhalten oder die elektrische Schätzung, soweit Ihre Daten es erlauben – jeder Abschnitt benennt seine eigenen Eingaben.
Methodik
Die Wellenleistung ist P = T·ω mit exakten Einheitenfaktoren aus den konventionellen Definitionen (NIST SP 811). Bewegungszyklen integrieren Trapez- oder Dreieckprofile; das Effektivmoment ist der zeitgewichtete quadratische Mittelwert über den ganzen Zyklus, Pausen eingeschlossen. Trägheitsmomente werden physikalisch umgerechnet: J geteilt durch das Quadrat des Übersetzungsverhältnisses – der Wirkungsgrad gehört auf den Drehmomentpfad, nie in die Trägheit. Die Pumpenleistung ist ρ·g·Q·H (hydraulisch) geteilt durch den Pumpenwirkungsgrad; die Ventilatorleistung ist Q·Δp mit zusammenpassenden Druck- und Wirkungsgraddefinitionen. Elektrische Schätzungen nennen ihren Messort und nehmen weder Wirkungsgrad noch Leistungsfaktor an.
Ihre Ergebnisse verstehen
Die Ergebnisse trennen Berechnetes von dem, was noch Nachweise braucht. Der stationäre Betriebspunkt (Drehmoment, Drehzahl, Wellenleistung) ist vollständig, sobald seine Eingaben vollständig sind. Dynamische Ergebnisse – Spitzenmoment, Effektivmoment des Zyklus, Bremsenergie – beschreiben den Bedarf, nicht die Freigabe eines Motors: Das Effektivmoment ist für geeignete zyklische Anwendungen eine nützliche Prüfung, nie eine bedingungslose thermische Freigabe. Die Kandidatentabelle kennt vier Ausgänge. „Erfüllt die eingegebene Anforderung“ und „erfüllt nicht“ sind Zahlenvergleiche unter übereinstimmenden Bedingungen; „nicht geprüft“ heißt, erforderliche Nachweise fehlen; „nicht anwendbar“-Zeilen werden ausgeschlossen statt als bestanden gezählt. Elektrische Werte nennen ihren Messort – über einen Steller unterscheiden sich Netzstrom und Motorphasenstrom. Eine grüne Wellenleistungszahl ist keine Kaufentscheidung. Anlaufverhalten, thermische Betriebsart, Umrichter-Kompatibilität und mechanische Grenzwerte bleiben Sache der Herstellerdaten und Ihres Lieferanten.
Praktische Beispiele
Schnellpfad: Eine Last braucht 10 N·m bei 1.500 1/min an der Motorwelle. Wellenleistung = 10 × 1.500 × 2π/60 ≈ 1,571 kW (etwa 2,106 mechanische PS). Keine Reserve gewählt; Anlauf, Betriebsart und Motorfähigkeit sind noch nicht geprüft. Pumpenpfad: 10 m³/h Wasser (1.000 kg/m³) gegen 20 m Gesamtförderhöhe ergeben rund 545 W hydraulische Leistung. Mit einem Pumpenwirkungsgrad von 0,70 beträgt die Pumpenwellenleistung etwa 778 W – bei 1.450 1/min rund 5,1 N·m an der Pumpenwelle. Die elektrische Aufnahmeleistung des Motors liegt nochmals höher, um dessen eigene Verluste.
Auslegungstipps
• Legen Sie nach Drehmoment und Drehzahl aus, nicht nach Leistung allein – zwei Motoren mit gleicher kW-Angabe können sich beim Drehmoment an Ihrer Drehzahl stark unterscheiden. • Beziehen Sie den ganzen Zyklus ein: Beschleunigungsmoment, Pausenzeiten und Bremsen verändern Effektiv- und Spitzenbedarf, auf die es bei der Auswahl ankommt. • Rechnen Sie Trägheitsmomente physikalisch um (J geteilt durch das Quadrat des Übersetzungsverhältnisses) und addieren Sie das Läuferträgheitsmoment aus dem Datenblatt des Kandidaten – ein Getriebe hilft beim Drehmoment, doch der Motor muss sich weiterhin selbst beschleunigen. • Halten Sie Wellenleistung und elektrische Aufnahmeleistung auseinander; die Differenz sind die Verluste des Motors, und Stromschätzungen hängen vom Messort ab. • Behandeln Sie Betriebsart-Codes, Servicefaktoren und IE-Klassen als Typenschild-Metadaten und dokumentieren Sie jede Annahme schriftlich für Ihren Lieferanten.
Quellen
- ABB — Technical Guide No. 7: Dimensioning of a drive system (2022)
- Oriental Motor — Load torque calculation (2020)
- Oriental Motor — Load inertia calculation
- Oriental Motor — Acceleration torque and RMS torque (2022)
- Kollmorgen — Why RMS torque is important (2017)
- Kollmorgen — Servo motor overloads white paper (2025)
- US DOE — Determining electric motor load and efficiency (1997)
- maxon — Controller currents (2024)
- US DOE / Hydraulic Institute — Improving pumping system performance (2006)
- NIST SP 811 — Appendix B.8 conversion factors (2016)
- IEC 60034-1 — Rotating electrical machines: rating and performance (2026)
- IEC 60034-30-1 — Efficiency classes (IE code)
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