136 Motorfelder — 2,2 kW bei 1800 rpm sind 11,7 N·m

Drehmoment ist Leistung durch Winkelgeschwindigkeit

Die Leistung einer drehenden Welle ist Drehmoment mal Winkelgeschwindigkeit. Die Winkelgeschwindigkeit ist die Drehzahl in Radiant je Sekunde, ω = 2π × n ÷ 60, also ist das Drehmoment P × 60 ÷ (2π × n). Die Katalogformel T = 9550 × P(kW) ÷ n(rpm) ist genau das, und 9550 ist 60000 ÷ 2π = 9549,3 aufgerundet. Die Herkunft der Zahl zu kennen ist mehr wert als sie zu lernen — gemischte Einheiten werden dann harmlos.

Polzahl und Netzfrequenz legen die Drehzahl fest

Die Synchrondrehzahl eines Asynchronmotors ist keine Wahl, sondern 120 × Frequenz ÷ Polzahl. Derselbe vierpolige Motor dreht daher bei 60 Hz mit 1800 rpm und bei 50 Hz mit 1500 rpm — Korea, die USA und Ostjapan fahren 60 Hz, Europa, China und Indien 50 Hz. Gleiche Leistung, Drehzahlen im Verhältnis 6 : 5, also Drehmomente im Verhältnis 5 : 6. Im Betrieb bleibt der Läufer um den Schlupf zurück, weshalb das Typenschild etwa 1746 rpm nennt.

Es gibt zwei Pferdestärken, und sie sind verschieden

Die metrische PS beträgt 735,49875 W, die mechanische Horsepower 745,699872 W. Die Lücke von 1,4 % sieht klein aus, doch ein 75-kW-Motor hat 102 PS und 101 hp — mischt man beides beim Vergleich, greift man zur falschen Baugröße. Deutsche, japanische und koreanische Datenblätter nennen PS, Nordamerika nennt hp. Vor dem Vergleich alles in Kilowatt umzurechnen ist der sichere Weg.

Ein Getriebe teilt die Drehzahl und vervielfacht das Moment

Setzt man eine Übersetzung i davor, dreht die Abtriebswelle mit 1/i der Drehzahl, und das Moment wächst um den Faktor i. Die Leistung wächst nicht — sie sinkt um den Wirkungsgrad η, das Moment ist also i × η mal so groß. Die Werte hier nehmen η = 0,95 an, typisch für ein Stirnradgetriebe. Ein Schneckengetriebe fällt auf 0,5–0,8 und liefert deutlich weniger. Mehr Drehmoment heißt nie mehr Energie: dieselbe Leistung wird nur langsamer und schwerer verteilt.

Für den Strom braucht es Spannung, Leistungsfaktor und Wirkungsgrad

Bei einem Drehstrom-Asynchronmotor ist der Strom I = P ÷ (√3 × V × cosφ × η). Die Nennleistung ist das, was die Welle abgibt, also ist die elektrische Aufnahme um den Wirkungsgrad größer, und davon zählt nur der arbeitende Anteil über den Leistungsfaktor. Die Netzspannung unterscheidet sich je Land: derselbe Motor zieht bei 220 V das 1,7-fache von 380 V. Leistungsfaktor und Wirkungsgrad hier sind Richtwerte nach Baugröße; die echten stehen auf dem Typenschild und gehören zuerst gelesen.

0,1 kW100 W

0,2 kW200 W

0,4 kW400 W

0,75 kW750 W

1,5 kW1500 W

2,2 kW2200 W

3,7 kW3700 W

5,5 kW5500 W

7,5 kW7500 W

11 kW11000 W

15 kW15000 W

22 kW22000 W

30 kW30000 W

37 kW37000 W

45 kW45000 W

55 kW55000 W

75 kW75000 W

Gut zu wissen

• Drehmoment (N·m) ist Leistung (W) geteilt durch Winkelgeschwindigkeit (rad/s), und die ist 2π × rpm ÷ 60.
• Die 9550 in T = 9550 × P(kW) ÷ n(rpm) sind 60000 ÷ 2π, aufgerundet.
• Bei gleicher Leistung halbiert doppelte Drehzahl das Moment — sie sind umgekehrt proportional.
• Metrische PS mit 735,49875 W und mechanische hp mit 745,699872 W sind verschiedene Zahlen.

Verwandte Tabellen

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