Motoranschluss und Klemmenbrett

Am Drehstrommotor sitzt ein Anschlusskasten, oft auf dem Gehäuse oben oder seitlich. Darin liegt das eigentliche Klemmenbrett — eine Isolierstoffplatte mit sechs Anschlussbolzen für die Motorwicklungen plus einer separaten PE-Klemme für den Schutzleiter.

Jede der drei Wicklungen hat einen Anfang und ein Ende, also gibt es insgesamt sechs Klemmen. Die Bezeichnungen sind in ÖNORM EN 60034-8 festgelegt:

• U1, V1, W1 — die drei Wicklungsanfänge
• U2, V2, W2 — die drei Wicklungsenden

Der Buchstabe (U, V, W) bezeichnet den Strang, die Ziffer (1 oder 2) das Ende der Wicklung. Frühere Bezeichnungen wie U/V/W für Anfänge und X/Y/Z für Enden sind heute nicht mehr in Verwendung.

Der entscheidende Trick ist die versetzte Anordnung der Klemmen. Üblich ist:

Anfang und Ende derselben Wicklung liegen also nicht direkt übereinander, sondern diagonal versetzt:

• U-Wicklung: U1 oben links, U2 unten Mitte
• V-Wicklung: V1 oben Mitte, V2 unten rechts
• W-Wicklung: W1 oben rechts, W2 unten links

Diese Anordnung is kein Zufall. Sie ist genau so gewählt, dass sich beide Schaltungsarten — Stern und Dreieck — mit gleich langen, geraden Schaltbügeln verdrahten lassen.

Die drei mitgelieferten Schaltbügel — auch Schaltbrücken oder Verbindungsbrücken genannt — entscheiden über die Schaltungsart. Die Wicklungen selbst werden im Motor nicht umgebaut; nur die Brücken am Klemmenbrett werden anders gelegt. Worin sich Stern und Dreieck elektrisch unterscheiden, ist in den Beiträgen zur Sternschaltung und Dreieckschaltung ausführlich beschrieben — hier geht es um die mechanische Verdrahtung am Brett.

Stern (Y)

Bei der Sternschaltung werden die drei Wicklungsenden zum gemeinsamen Sternpunkt verbunden. Praktisch heißt das: Die Schaltbügel werden horizontal in der unteren Klemmenreihe eingelegt und verbinden W2, U2 und V2 miteinander. Die Außenleiter kommen auf die obere Reihe:

• L1 an U1
• L2 an V1
• L3 an W1

Bei einem Motor, dessen Wicklungen für die Strangspannung von 230 V ausgelegt sind, liefert der Sternpunkt am österreichischen 400-V-Netz genau diese Spannung pro Strang — die Außenleiterspannung ist um den Faktor √3 größer als die Wicklungsspannung.

Dreieck (Δ)

Bei der Dreieckschaltung wird jeder Wicklungsanfang mit dem Ende einer benachbarten Wicklung verbunden. Dazu werden die Schaltbügel vertikal eingelegt — jeweils zwischen oberer und unterer Reihe in einer Spalte:

• U1 mit W2
• V1 mit U2
• W1 mit V2

Die Außenleiter kommen wie beim Stern auf U1, V1 und W1. Jede Wicklung liegt jetzt direkt zwischen zwei Außenleitern und sieht die volle Außenleiterspannung — am 400-V-Netz also 400 V pro Strang.

Die Drehrichtung eines Drehstrommotors ergibt sich aus der Drehrichtung des Drehfelds im Stator. Das Drehfeld wiederum wird durch die Reihenfolge bestimmt, in der die Außenleiter die Wicklungen erreichen. Werden zwei beliebige Außenleiter vertauscht, kehrt sich die Drehrichtung um — die dritte Phase bleibt dabei unangetastet.

Welche zwei Außenleiter getauscht werden, ist elektrisch gleichwertig — üblich ist der Tausch von L2 and L3. Der Tausch erfolgt entweder direkt am Klemmenbrett (bei Festanschluss) oder im Schaltschrank über ein Wendeschütz. Die schützgesteuerte Variante mit gegenseitiger Verriegelung ist im Beitrag zur Wendeschützschaltung beschrieben.

Über die reine Brückenfrage hinaus gibt es eine Reihe handwerklicher Punkte, die beim Motoranschluss eingehalten werden müssen. Sie machen den Unterschied zwischen einer Anlage, die jahrelang läuft, und einer, die früh ausfällt.

Spannungsfrei arbeiten. Vor jedem Eingriff am Klemmkasten gelten die fünf Sicherheitsregeln nach ÖVE/ÖNORM E 8001: freischalten, gegen Wiedereinschalten sichern, Spannungsfreiheit feststellen, erden und kurzschließen (im Niederspannungsbereich oft entfallend, aber bei größeren Anlagen verpflichtend), benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken.

PE zuerst. Der gelb-grüne Schutzleiter wird grundsätzlich als erster angeschlossen und als letzter abgeklemmt. Die PE-Klemme ist meist mit einem ⏚-Symbol oder einem grünen Punkt gekennzeichnet und konstruktiv so ausgeführt, dass sich der Schutzleiter nicht versehentlich vor den anderen Adern lösen kann.

Ringkabelschuhe sauber aufpressen. Die Wicklungsbolzen am Klemmenbrett tragen Gewinde mit Mutter und Beilagscheiben. Aderendhülsen reichen für Bolzenklemmen oft nicht aus — bei größeren Querschnitten werden Ringkabelschuhe verpresst. Wichtig: die richtige Größe wählen (Bolzendurchmesser und Aderquerschnitt müssen passen) und die Presszange mit passendem Einsatz verwenden. Eine schlecht verpresste Verbindung erwärmt sich im Betrieb und führt mit der Zeit zu Übergangswiderständen und Phasenausfall.

Schraube anziehen und gegen Mitdrehen kontern. Beim Festziehen der Klemmenmutter darf sich der Bolzen unter der Klemme nicht mitdrehen — das würde die innere Wicklungsverbindung beschädigen. In der Praxis wird mit zwei Schlüsseln gearbeitet: Einer hält den Bolzen darunter fest, der andere zieht die Mutter mit dem vorgeschriebenen Drehmoment an. Die Drehmomentwerte stehen im Datenblatt des Motors.

Kabelverschraubung passend wählen. Das einlaufende Anschlusskabel wird durch eine Kabelverschraubung in den Klemmkasten geführt. Die Verschraubung muss zum Kabeldurchmesser passen, sonst leidet die Schutzart. Typische Werte sind IP55 für staub- und spritzwassergeschützte Industrieumgebungen, IP65 bei stärkerer Belastung. Eine falsch gewählte Verschraubung verschiebt diese Klassifizierung sofort nach unten.

Klemmkasten drehbar. Bei den meisten Motoren ist der Klemmkasten in 90°-Schritten drehbar. Vier Schrauben am Gehäuse lösen, Kasten in die gewünschte Position bringen, Schrauben wieder anziehen. Die Kabelzuführung kommt dadurch von der Seite, die in der Anlage am sinnvollsten ist — meist von oben, damit Kondenswasser am Kabel nicht in den Kasten läuft.