Ratgeber
Ein kräftiger Elektromotor, der zu schnell startet, kann Probleme bereiten. Bestes Beispiel: ein Winkelschleifer. Schon so manchem ist dieses Werkzeug beim Start fast aus der Hand gesprungen. Aber auch elektrisch betriebene Förderanlagen oder Pumpen laufen sicherer mit einem sanften Start des Motors. Genau zu diesem Zweck gibt es Sanftstarter. Wie sie funktionieren und worauf bei der Beschaffung zu achten ist, das erfahren Sie in unserem Ratgeber.
Bei einem Sanftstarter – oft auch als Sanftanlasser oder Softstarter bezeichnet – handelt es sich um ein Gerät, das zwischen ein-, zwei- oder dreiphasigem Netzstromanschluss und einem Wechselstrommotor beziehungsweise einem Elektrowerkzeug geschaltet wird. Eingebaut sind solche Komponenten überwiegend in Schaltschränken als sogenannte Verbraucherabzweige. Softstarter reduzieren die Einschaltströme, begrenzen das Drehmoment des Elektromotors und schonen so die Antriebselemente. Sie ermöglichen ein sanftes Hochfahren und eine damit verbundene allmähliche Motorbeschleunigung.
Sanftstarter funktionieren im Wesentlichen durch die Steuerung der Spannung, die durch die Stromkreise des Elektromotors fließt. Viele elektrische Anlasser verwenden dazu Gleichrichter oder Thyristoren, um die Spannung beim Anlaufen des Antriebs auf einen kontrollierbaren Wert zu begrenzen. Die Bauelemente besitzen einen EIN-Zustand, in dem sie den Stromfluss zulassen, und einen AUS-Zustand, in dem sie den elektrischen Stromfluss steuern. Wird die Maschine eingeschaltet, ist die Begrenzung aktiv, die Spannung ist relativ niedrig und steigt kontinuierlich, bis die Maschine ihre volle Leistung erreicht. Dadurch wird nicht nur die mechanische Belastung des Elektromotors reduziert, auch die die Wärmeentwicklung ist geringer.
Elektrische Sanftstarter sind aber nicht nur für Elektromotoren sinnvoll, sondern auch für leistungsstarke Netzteile. Hier vermeiden sie eine Belastung der Komponenten durch plötzliche Spannungs- oder Stromstöße: Wenn eine Schaltung zum ersten Mal mit Elektrizität versorgt wird, laden sich die Kondensatoren von Null auf ihren endgültigen Wert auf, während der Energiefluss in Induktoren und Transformatoren stabilisiert werden muss. Ebenso müssen die integrierten Schaltkreise und andere aktive Komponenten vom inaktiven in den aktiven Zustand übergehen.
Diese Vorgänge führen dazu, dass die Eingangsimpedanz der Schaltung als sehr niedrig erscheint, wodurch große Einschaltströme fließen. Die Ströme können die Schaltungskomponenten beschädigen und Kurzschlüsse verursachen, die auch die Netzversorgung beeinträchtigen können. Eine Sanftanlaufschaltung erhöht dagegen den Einschaltstrom allmählich von Null auf den Endwert und lässt die Ausgangsspannung langsamer ansteigen, sodass ein geringerer Spitzenstrom für den Einschaltvorgang erforderlich ist. Eine Verzögerungsschaltung von einigen Mikrosekunden bis zu Sekunden sorgt dafür, dass sich der Strom und die Ausgangsspannung aufbaut, ohne die Bauteile zu belasten.
Reduzierter Energiebedarf
Bei einem konventionellen Anlassen verbraucht der Elektromotor sofort die maximal notwendige Energiemenge. Erfolgt die Motorsteuerung über einen Sanftstarter, lässt sich die Energiemenge während des Einschaltvorgangs herabsetzen. Allerdings lohnt sich der Einsatz von Begrenzern zum Energiesparen oft nur bei großen, mit Elektromotoren ausgestatteten Anlagen und Antriebselementen, die häufig ein- und ausgeschaltet werden müssen.
Geringeres Risiko von Spannungsspitzen
Fließt die maximale Spannung sofort in den Motor, besteht immer die Möglichkeit einer Überlastung der Stromkreise, die sich auch negativ auf den Motor auswirken kann. Ein Sanftanlauf erweist sich hier als Schutzmaßnahme gegen Spannungsspitzen.
Einstellbare Beschleunigungszeit
Sind ältere oder bereits stark strapazierte Elektromotoren oder -maschinen im Einsatz, steigt deren Anfälligkeit für Stromstöße selbst innerhalb der Toleranzen. Ein sanftes Anlassen mit Beschleunigungszeiten von einigen hundert Millisekunden senkt das potenzielle Risiko von Motorschäden.
Geringeres Risiko der Überhitzung
Der große Energieschub, der mit einem herkömmlichen Start verbunden ist, kann zu einer Überhitzung des Motors führen. Mit der Folge, dass sich der Motor vorübergehend abschaltet. Im schlimmsten Fall sind dauerhafte Schäden an Antriebselementen zu befürchten. Bei einem Sanftanlauf gibt es diesen ersten Stromstoß nicht. Stattdessen wird dem Motor ein sanfter Strom zugeführt, wodurch sich die Gefahr einer Überhitzung stark verringert.
Verlängerte Lebensdauer
Die Lebensdauer eines Elektromotors und der Antriebselemente hängt unmittelbar mit der physikalischen Belastung zusammen. Je geringer diese ausfällt, desto länger ist die Standzeit. In gewissem Sinn gilt dies auch für Netzteile, die besonders unter einer zu großen Hitzebelastung leiden können. Sanftanlasser sind eine praktikable Möglichkeit zur Verlängerung der Lebensdauer.
Die wichtigsten Parameter betreffen die Motorleistung und die Stromversorgung. Nur wenn der Softstarter in seiner Funktion optimal für den Anlauf angepasst ist, kann er seine Schutzfunktion erfüllen. Bei der Motorleistung wird in der Regel zwischen ein- und dreiphasigen Ausführungen unterschieden. Im einphasigen Bereich reicht die Skala von 0,16 bis zu 400 Kilowatt, wird der Motor mit Drehstrom versorgt, lässt sich zwischen Geräten für 0,06 bis 710 Kilowatt wählen.
Hinsichtlich des Nennstroms beträgt die Spanne 0,6 Milliampere bis 1280 Ampere, bei der Nennspannung stehen Sanftanlasser für 24 Volt Gleichstrom bis 690 Volt Wechselstrom zur Verfügung.
Mit beiden Komponenten lässt sich die Drehzahl eines Elektromotors und damit die Leistung aller Antriebselemente beeinflussen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass ein Frequenzumrichter die Drehzahl eines Motors während des gesamten Betriebs verändern kann, während ein Softstarter nur das Starten und Stoppen des Motors steuert.
Wenn es um eine konkrete Anwendung geht, sprechen Preis und Größe in der Regel für einen Sanftstarter. Ein Frequenzumrichter ist dagegen die bessere Wahl, wenn eine kontinuierliche Drehzahlregelung erforderlich ist. Allerdings kann ein Frequenzumrichter durchaus einen Sanftanlasser ersetzen, wenn in einer bestehenden Anwendung bereits ein solcher Begrenzer vorhanden ist und sich später herausstellt, dass eine Drehzahlregelung nötig wäre. Umgekehrt lässt sich aber manchmal auch ein Sanftanlasser statt eines Frequenzumrichters verwenden.