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Aufbau eines Spaltpolmotors (Quelle: Schmolke; ep)
Maschinen- und Anlagentechnik | Motoren und Antriebe

Aus dem Facharchiv: Leseranfrage

Motor gegen Überhitzung schützen

08.02.2022

Wie sind Normen und Vorschriften bezüglich der Wärmeentwicklung und  der Schutzeinrichtungen von Motoren mit geringer Leistung geregelt?

Frage:
Wir beziehen von einem Lieferanten Ventilatoren mit Spaltpolmotor 
(U = 230 V, I = 0,2 A, Pab = 23 W), um sie in eigener Produktion zu Abluftventilatoren für den Anbau an Vorwärmöfen zu montieren. Die Ventilatoren enthalten keinerlei thermische oder elektrotechnische Schutzeinrichtungen, wurden jedoch bis vor Kurzem von dem deutschen Hersteller mit einem CE-Zeichen versehen und mit CEE7/7-Stecker ausgeliefert. Trotz der CE-Kennzeichnung wurden die Ventilatoren in der beiliegenden Einbauanleitung als „unvollständige Maschine“ deklariert und für den Betrieb die Absicherung mit 315 mA T vorgeschrieben. Diese Absicherung erfolgte unsererseits über eine Steckdose in den besagten Vorwärmöfen. Nun ist es bei einem anderen Kunden des Herstellers zu einer Fehlanwendung durch einen Benutzer gekommen, bei der der Ventilator über eine normale Wandsteckdose betrieben wurde. Hierbei kam es nach einer Motorblockade zu einer dauerhaften Überhitzung des Motors und auch des Motorgehäuses. Nach eigenen Laborversuchen (Motorblockade über 30 min) mussten wir nun feststellen, dass sich die Motorwicklung auf bis zu 90 °C und das Ventilatorgehäuse auf bis zu 60 °C erhitzt, ohne dass der Nennstrom einen Wert von 300 mA übersteigt. Somit ist auch die vom Hersteller vorgeschriebene Absicherung unzureichend. In DIN EN 60204-1 wird ein Schutz vor unzulässiger Erwärmung nur für Motoren mit einer Bemessungsleistung von über 500 W gefordert. Wie aber sieht es mit unserem Motor aus? Wie ist die CE-Kennzeichnung (sowohl die des Ventilatorenherstellers als auch unsere eigene am Gesamtgerät) und die damit einhergehende Konformität mit der Maschinenrichtlinie und der Niederspannungsrichtlinie im Blick auf eine fehlende thermische Absicherung zu bewerten? Antwort:
Zunächst einmal sind einige Begriffe zu klären. Eine „unvollständige Maschine“ (früher auch „Teilmaschine“ genannt) wird nach der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG [1], Artikel 2, g) wie folgt definiert: „eine Gesamtheit, die fast eine Maschine bildet, für sich genommen aber keine bestimmte Funktion [eigentlich: „keine bestimmte Anwendung“, Anm. H. Schmolke] erfüllen kann. Ein Antriebssystem stellt eine unvollständige Maschine dar. Eine unvollständige Maschine ist nur dazu bestimmt, in andere Maschinen oder in andere unvollständige Maschinen oder Ausrüstungen eingebaut oder mit ihnen zusammengefügt zu werden, um zusammen mit ihnen eine Maschine im Sinne dieser Richtlinie zu bilden.“ Mit anderen Worten: Es geht um ein Produkt, das dazu bestimmt ist, im Zusammenbau mit einem anderen Produkt verwendet zu werden. Für sich allein fehlen diesem Produkt einige unter Umständen wesentliche Merkmale oder Funktionen. Ob der vom Anfragenden beschriebene Ventilator ein solches Produkt ist, kann nicht aus der Ferne beurteilt werden. Schließlich ist der Hersteller dafür verantwortlich, eine korrekte Zuordnung nach Maschinenrichtlinie vorzunehmen und diese auch deutlich für seinen Kunden zu deklarieren. Stutzig mach allerdings die Bemerkung in der Anfrage, dass der Ventilator ein CE-Kennzeichen trägt. Unvollständige Maschinen dürfen auf Grundlage von § 6 Absatz 3 der Maschinenverordnung (9. ProdSV) [2] und des Leitfadens für die Anwendung der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG [3] § 38 nämlich auf gar keinen Fall mit der CE-Kennzeichnung versehen werden. Vielmehr müssen sie mit einer Einbauerklärung an den Kunden ausgeliefert werden, die angibt, wie der Einbau vorzunehmen ist und welche sicherheitstechnisch relevanten Anforderungen zusätzlich erfüllt werden müssen, damit das Endprodukt (das Produkt im eingebauten Zustand einschließlich des Produkts, in dem es eingebaut wurde), also die vollständige Maschine, allen Anforderungen der Maschinenrichtlinie entspricht. Die Kennzeichnung mit dem CE-Zeichen und die gleichzeitige Deklarierung als „unvollständige Maschine“ könnten vermuten lassen, dass dem Hersteller möglicherweise eine entsprechende Fachkompetenz fehlt, aber darüber kann natürlich nur spekuliert werden. Ein Spaltpolmotor ist im Grunde ein Einphasen-Induktionsmotor, bei dem das (für einen Motor notwendige) Drehfeld dadurch erzeugt wird, dass die magnetische Durchflutung, die durch eine Hauptwicklung (Stator- oder Erregerwicklung) erzeugt wird, durch entsprechende Ausführung des Stators geteilt wird (Bild 1). Der Pol des Stators ist durch eine Spaltpolnut zweigeteilt und zwar in einen Hauptpol und einen Spaltpol. Ein Teil der Durchflutung fließt durch diesen Spaltpol, auf dem sich eine Kurzschlusswicklung (Spaltpolwicklung) befindet. In dieser Wicklung wird eine Spannung induziert, die einen entsprechenden Strom hervorruft. Dieser Strom verursacht eine entsprechende Durchflutung, die auf die zuvor erwähnte Teildurchflutung im Spaltpol wirkt. Daraus entsteht dann eine entsprechende Spaltpoldurchflutung ϕS, die den Läufer im Innern durchsetzt. Gemeinsam mit der Hauptdurchflutung ϕh (die über den Hauptpol fließt und ebenfalls den Läufer durchsetzt) entsteht daraus ein (elliptisches) Drehfeld, das den Läufer mitnimmt. Autor: H. Schmolke Literatur: [1] Richtlinie 2006/42/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 17. Mai 2006 über Maschinen und zur Änderung der Richtlinie 95/16/EG (Neufassung). [2] Neunte Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (Maschinenverordnung) (9. ProdSV) 9. vom 12. Mai 1993 (BGBl. I S. 704); zuletzt geändert durch Art. 19 G v. 8.11.2011 I 2178. [3] Leitfaden für die Anwendung der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, Auflage 2.1 – Juli 2017; Europäische Kommission Generaldirektion Binnenmarkt, Industrie, Unternehmertum und KMU. Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.