230V-reductiemotor: motortypen, tandwielkasten en langzaamlopers, spanningstoleranties, vermogensgrenzen op het eenfasige net en de juiste aansluiting.
AI Dit artikel is gemaakt met behulp van AI.
230V-reductiemotor: motortypen en tandwielkasten in een overzicht
Een reductiemotor is een combinatie van motor en tandwielkast. De tandwielkast zorgt ervoor dat de uitgaande as met een lager toerental en een groter koppel draait dan de motoras. Omdat snellopende elektromotoren bij gelijk vermogen minder koper en ijzer nodig hebben, is een reducerende tandwielkast meestal zinvoller dan een langzaam lopende motor[1]. Bij een 230V-reductiemotor rijst bovendien de vraag welke motor op de eenfasige aansluiting werkt.
| Motor op de 230V-aansluiting | Principe | Typische toepassing |
|---|---|---|
| Condensatormotor | Asynchrone motor, condensator wekt de hulpfase op | Rolluik- en zonweringaandrijvingen, pompen, kleine werktuigmachines |
| Draaistroommotor aan frequentieregelaar | Frequentieregelaar maakt van 230 V een draaistroomsysteem | aandrijvingen met variabel toerental, transporteurs, nieuwe constructies |
| Draaistroommotor in Steinmetzschakeling | Bedrijfscondensator vervangt de ontbrekende fase | kleine machines zonder draaistroomaansluiting |
| Universele motor, spleetpoolmotor | Commutatormotor resp. eenvoudige asynchrone motor | Huishoud- en handapparaten, kleine ventilatoren |
Condensatormotoren zijn bij kleine vermogens wijdverbreid, bijvoorbeeld als buismotor voor rolluiken en zonweringen, voor circulatiepompen, slijpmachines en kleine werktuigmachines[2]. Bij de tandwielkast verschillen de bouwvormen vooral in de positie van de uitgaande as[1]:
| Type tandwielkast | Positie van de uitgaande as | Kenmerk |
|---|---|---|
| Tandwielkast met cilindrische tandwielen | parallel, verschoven ten opzichte van de motoras | bij een kleine reductie vaak niet zelfremmend |
| Planetaire tandwielkast | coaxiaal met de motoras | bij een kleine reductie vaak niet zelfremmend |
| Kegelwielkast | haaks, in één vlak | haakse tandwielkast |
| Wormwielkast | haaks, kruisend | hoge reductie in één trap, vanaf ongeveer i = 25 doorgaans zelfremmend |
Langzaamloper: toerental en koppel aan de uitgaande as
De belangrijkste kengrootheid is de overbrengingsverhouding i, de verhouding tussen ingaand en uitgaand toerental. Daarnaast tellen het rendement, het maximale uitgaande koppel, de speling, het maximale toerental en de toelaatbare axiale en radiale krachten op de as[1]. Voor de dimensionering gelden twee betrekkingen:
- Uitgaand toerental: n2 = n1 / i
- Uitgaand koppel: M2 [Nm] = 9.550 × P [kW] × η / n2 [min⁻¹]
Een voorbeeld voor een 230V-reductiemotor met 20 omw/min: bij een aangenomen motortoerental van 1.400 min⁻¹ is een overbrengingsverhouding van i = 70 nodig. Een motor van 0,25 kW levert dan zonder verliezen rekenkundig ongeveer 119 Nm aan de uitgaande as; de werkelijke waarde volgt uit het rendement η van de tandwielkast volgens het gegevensblad. Hoe u het motorvermogen afleidt uit koppel en toerental, leest u in ons artikel Vermogen van een elektromotor berekenen.
Voor langzaam lopende aandrijvingen met een hoog koppel is de wormwielkast bijzonder gangbaar. Hij bereikt in één trap reducties tot 150 en is de stilste tandwieloverbrenging. Door het glijdende contact tussen worm en wormwiel daalt het rendement echter bij hoge overbrengingsverhoudingen, en bij continubedrijf moet de warmte via smeermiddel en behuizing worden afgevoerd. De zelfremming kan ervoor zorgen dat benodigde remmen kleiner uitvallen, maar kan om veiligheidsredenen geen rem vervangen[3]. Voor snel stilzetten worden remreductiemotoren met een rem op de motoras gebruikt[1].
Netspanning en normering: wat 230V in de praktijk betekent
Het begrip “230V” beschrijft twee referentiegrootheden. Enerzijds de eenfasige wisselspanning van het openbare laagspanningsnet tussen fasegeleider en nulgeleider. Anderzijds de fasespanning van een 400V-draaistroomsysteem, want 400 V / √3 ≈ 230 V. Voor de dimensionering van de motorwikkeling is dit onderscheid essentieel.
Spanningstoleranties volgens DIN EN 60038 en oudere motoren
Tot 1987 bedroeg de netspanning in grote delen van Europa 220 V ± 22 V. Met IEC 60038 respectievelijk EN 60038 werd 230 V met ±10 % als standaardspanning vastgelegd; vanaf 1987 werd de spanning stapsgewijs verhoogd en sinds 2009 is 207 V tot 253 V toegestaan[4].
| Normatief tijdperk | Nominale spanning (L-N) | Toelaatbare tolerantie | Toelaatbaar spanningsbereik |
|---|---|---|---|
| Historisch (tot 1987) | 220 V | ±10 % | 198 V tot 242 V |
| Overgangsfase (1987 tot 2009) | 230 V | +6 % / −10 % | 207 V tot 243,8 V |
| Actueel volgens EN 60038 (sinds 2009) | 230 V | ±10 % | 207 V tot 253 V |
Voor oudere motoren met een 220V-typeplaatje betekent dat: in de overgangsfase lag de maximale spanning met 243,8 V slechts net boven de 242 V van de oude tolerantieband. Sinds 2009 is tot 253 V toegestaan, waardoor deze compatibiliteit niet meer gegeven is[4]. Voor de motor zelf geldt volgens DIN EN 60034-1 (VDE 0530-1): in zone A, ±5 % rond de nominale spanning, mag hij continu met het nominale koppel draaien, maar kan hij sterker opwarmen. In zone B, ±10 %, moet hij eveneens het nominale koppel leveren, maar continubedrijf aan de grenzen wordt niet aanbevolen[5]. Een 220V-motor op een net aan de bovenste tolerantiegrens moet daarom worden gecontroleerd.
Vermogensgrenzen van condensatormotoren op het eenfasige net
Is alleen een 230V-wisselstroomaansluiting beschikbaar, dan valt de keuze bij kleine vermogens vaak op een condensatormotor. Zijn tweede statorwikkeling, die 90° verschoven is, staat in serie met een condensator; deze wekt de hulpfase op die nodig is voor het draaiveld[2].
Fysische en economische grenzen van de condensatortechniek
- Vermogen: bij een optimale condensatordimensionering is ongeveer 65 % van het mechanische vermogen van een ongeveer even grote draaistroommotor haalbaar[2].
- Aanloopkoppel: het draaiveld is belastingsafhankelijk en leidt tot een laag aanloopkoppel. Een startcondensator van ongeveer 2 tot 3 keer de grootte, die alleen tijdens de aanloop parallel aan de bedrijfscondensator wordt bijgeschakeld, verhoogt het, bij een navenant hogere aanloopstroom; de bedrijfscondensator blijft bij continubedrijf aangesloten.
- Capaciteit: typisch is ongeveer 20 tot 25 µF per kW motorvermogen, bij zware aanloop met startcondensator tot ongeveer 60 tot 100 µF per kW[2].
- Werkpunt: de condensator is geoptimaliseerd voor één enkel belastingsgeval; condensatormotoren zijn bovendien zwaarder dan draaistroommotoren[2].
Hoe u de capaciteit voor uw motor bepaalt, leest u in ons artikel over de berekening van condensatormotoren. Een draaistroommotor kan via een bedrijfscondensator in Steinmetzschakeling eveneens eenfasig worden gebruikt. Dat is doorgaans slechts tot ongeveer 2 kW gebruikelijk, het vermogen daalt tot ongeveer 80 % van het nominale vermogen, en sommige energieleveranciers beperken zulke motoren tot 1,5 kW[6]. Voor grotere vermogens of hoge aanloopkoppels is een draaistroomaansluiting of een frequentieregelaar de betere keuze.
Frequentieregelaar: draaistroommotoren op het eenfasige 230V-net
Frequentieregelaars kunnen met eenfasige wisselspanning worden gevoed en daaruit een driefasige wisselspanning voor draaistroommotoren opwekken. Daarmee kunnen toerentallen van bijna nul tot het nominale toerental traploos worden ingesteld, zonder dat het koppel daalt[7]. Condensatormotoren worden daarom, vooral in het hogere vermogensbereik, steeds vaker vervangen door draaistroommotoren aan een frequentieregelaar[2].
Omzettingstrappen en begrenzing van de ingangsstroom
- Gelijkrichting: de eenfasige netspanning wordt gelijkgericht.
- Tussenkring: een condensator vlakt de gelijkspanning af.
- Wisselrichter: met pulsbreedtemodulatie ontstaat een driefasige spanning met variabele hoogte en frequentie[7].
- Wikkeling: een motor met het typeplaatje 230 V Δ / 400 V Y wordt in driehoek geschakeld, zodat elke wikkeling 230 V krijgt.
Aan de netzijde begrenst de beveiliging van de stroomkring het vermogen: bij 16 A is op 230 V rekenkundig hoogstens 3,7 kVA schijnbaar vermogen beschikbaar, en een eenvoudige diodegelijkrichter belast het net met pulsvormige laadstromen; netsmoorspoelen beperken deze netterugwerking[7]. Hoe u toerental en regelmethode op de frequentieregelaar afstemt en wanneer fasesnijding volstaat, beschrijven we in het artikel 230V-motor met toerenregeling.
Typeplaatjes met dubbele spanning, aansluiting en draairichting
Op draaistroommotoren staan vaak aanduidingen zoals “230 V Δ / 400 V Y”. Ze betekenen dat elke wikkeling is ontworpen voor 230 V. Op het 400V-draaistroomnet wordt de motor daarom in ster geschakeld, want 400 V / √3 ≈ 230 V per wikkeling; een driehoekschakeling op het 400V-net zou de wikkelingen met de volle lijnspanning overbelasten. Dezelfde motor kan zo in driehoek op 230 V en, zonder condensator, in ster op 400 V worden gebruikt[6].
Schakellogica bij aanduidingen met dubbele spanning
| Netconfiguratie | Voedingswijze | Schakeling in de klemmenkast | Wikkelingsspanning |
|---|---|---|---|
| 1 × 230 V (eenfasig net) | Frequentieregelaar (1 × 230 V naar 3 × 230 V) | Driehoek (Δ) | 230 V |
| 1 × 230 V (eenfasig net) | Steinmetzschakeling met bedrijfscondensator | meestal driehoek (Δ) | 230 V |
| 3 × 400 V (draaistroomnet) | Directe aanloop, softstarter of frequentieregelaar | Ster (Y) | 230 V (400 V / √3) |
Over de draairichting: in de Steinmetzschakeling wordt de bedrijfscondensator, afhankelijk van de gewenste draairichting, van een van de beide voedende klemmen naar de derde klem aangesloten[6]. Kostengeoptimaliseerde condensatormotoren zijn daarentegen vaak slechts voor één draairichting gebouwd; motoren met twee gelijksoortige wikkelingen kunnen via een omschakelaar worden omgekeerd[2]. De klemmenbezetting in detail ziet u in ons artikel 230V-motor met condensator: aansluitschema.
Keuze en bedrijf in de aandrijflijn
Voor de keuze van een 230V-reductiemotor zijn de volgende vragen nuttig gebleken:
- Uitgaand toerental en koppel: welk toerental en welk lastkoppel heeft de machine nodig, ook bij de aanloop? Daaruit volgen overbrengingsverhouding, motorvermogen en motortype.
- Type tandwielkast: hoe moet de uitgaande as liggen, en is zelfremming gewenst?
- Net: volstaat de eenfasige aansluiting, of is een draaistroomaansluiting respectievelijk een frequentieregelaar nodig?
- Beschermingsgraad: de IP-code volgens DIN EN 60529 beschrijft de bescherming tegen vreemde voorwerpen (eerste cijfer) en water (tweede cijfer). IP55 staat voor bescherming tegen stof in schadelijke hoeveelheid en tegen waterstralen[8].
- Eindposities en vasthouden: voor hef-, poort- of rolluikaandrijvingen zijn eindschakelaars en eventueel een rem nodig. Meerdere condensatormotoren met eindschakelaars mogen niet via een gemeenschappelijke schakelaar parallel draaien, omdat de motoren elkaar kunnen omkeren; uitkomst bieden afzonderlijke schakelaars of scheidingsrelais[2].
In bedrijf gelden condensatormotoren als onderhoudsvrij en duurzaam[2]; bij de wormwielkast moet worden gelet op smeermiddel en warmteafvoer via de behuizing[3]. Als leverancier van de complete aandrijflijn dimensioneren wij bij ATEK Drive Solutions motor, tandwielkast en rem nauwkeurig op elkaar afgestemd uit één hand, of het nu gaat om de eenfasige aansluiting of om bedrijf met een frequentieregelaar. Een overzicht van onze IEC-normmotoren vindt u in ons assortiment; voor uw concrete toepassing adviseren wij u graag persoonlijk via onze contactpagina.
Veelgestelde vragen
Welke 230V-reductiemotor is geschikt als langzaamloper met hoog koppel?
Voor lage uitgaande toerentallen zoals 20 omw/min ligt een wormwielreductiemotor voor de hand, omdat hij in één trap hoge reducties bereikt. Het uitgaande koppel volgt uit motorvermogen, uitgaand toerental en het rendement van de tandwielkast. Bij hoge overbrengingsverhoudingen daalt het rendement van de wormwielkast; daar moet bij de dimensionering rekening mee worden gehouden.
Is een wormwielreductiemotor zelfremmend?
Wormwielkasten met een reductie groter dan ongeveer i = 25 zijn doorgaans zelfremmend. De zelfremming vervangt om veiligheidsredenen echter geen rem; voor hef- en vasthoudtaken is een rem nodig.
Wat is het maximale vermogen van een eenfasige 230V-motor?
Een vaste grens bestaat niet. Een condensatormotor bereikt ongeveer 65 % van het vermogen van een even grote draaistroommotor, de Steinmetzschakeling wordt meestal slechts tot ongeveer 2 kW toegepast, en sommige netbeheerders beperken zulke motoren tot 1,5 kW. Ook de beveiliging van de stroomkring begrenst het vermogen.
Kan een 400V-draaistroommotor op 230 V worden gebruikt?
Ja, als het typeplaatje 230 V Δ / 400 V Y vermeldt: ofwel aan een eenfasig gevoede frequentieregelaar met een uitgang van 3 × 230 V, ofwel in Steinmetzschakeling met bedrijfscondensator. Aan de frequentieregelaar wordt de motor in driehoek geschakeld, in de Steinmetzschakeling doorgaans eveneens; daar daalt het vermogen tot ongeveer 80 %.
Hoe groot is de toelaatbare spanningstolerantie voor een 230V-motor?
Het net mag volgens EN 60038 tussen 207 V en 253 V liggen. De motor mag volgens DIN EN 60034-1 in zone A (±5 %) continu met het nominale koppel worden gebruikt, bij een iets hogere opwarming. In zone B (±10 %) moet hij eveneens het nominale koppel leveren, maar continubedrijf aan de grenzen wordt niet aanbevolen.
Waarom hebben oude elektromotoren een 220V-typeplaatje?
Tot 1987 bedroeg de netspanning in grote delen van Europa 220 V. Sindsdien is ze stapsgewijs verhoogd naar 230 V. Sinds 2009 kan de spanning tot 253 V bedragen en ligt ze daarmee boven de oude tolerantieband van 220V-apparaten; bij twijfel moet de motor worden gecontroleerd.
Hoe verander ik de draairichting van een 230V-reductiemotor?
Dat hangt af van de motor. Aan de frequentieregelaar wordt de draairichting elektronisch omgekeerd, in de Steinmetzschakeling door de condensator om te klemmen naar de andere voedende klem. Condensatormotoren kunnen alleen worden omgekeerd als hun wikkelingen daarvoor zijn ontworpen; bepalend is het aansluitschema van de motor.
Wat betekent 230 V in driehoek en 400 V in ster?
Elke motorwikkeling is ontworpen voor 230 V. Op het 400V-draaistroomnet wordt de motor in ster geschakeld, zodat op elke wikkeling 230 V staat; aan een frequentieregelaar met een uitgang van 3 × 230 V wordt hij in driehoek geschakeld.
Bronnen
- Wikipedia (DE): Getriebemotor (reductiemotor)
- Wikipedia (DE): Kondensatormotor (condensatormotor)
- Wikipedia (DE): Schneckengetriebe (wormwielkast)
- Wikipedia (DE): Netzspannung (netspanning)
- DKE (DE): normuitleg over de nominale spanning en de toleranties daarvan bij roterende elektrische machines
- Wikipedia (DE): Steinmetzschaltung (steinmetzschakeling)
- Wikipedia (DE): Frequenzumrichter (frequentieregelaar)
- Wikipedia (DE): Schutzart (beschermingsgraad)
