Einphasig oder Drehstrom: wie viel kW und Ampere wirklich nötig sind

Bis etwa 2,2 kW Motorleistung reicht 230 V einphasig. Darüber braucht es 400 V Drehstrom oder einen Frequenzumrichter.Ein Haushaltszähler mit 3 kW schaltet oberhalb von 3,3 kW Bezug ab, und beim Anlauf zieht ein Motor das Fünf- bis Achtfache des Nennstroms. Das ist der Grund, warum eine Maschine mit 2,2 kW eine Anlage auslöst, die sie auf dem Papier tragen würde. Als offizieller Händler seit 2007 verkaufen wir Maschinen von 0,15 bis 11 kW: Das ist der Leitfaden, mit dem wir die Frage beantworten, die uns am häufigsten erreicht.

Die Frage kommt fast immer in derselben Form. Ich habe 220 V in der Garage, kann ich diese Maschine damit betreiben?

Die Faustregel, mit der wir bei der Angebotserstellung arbeiten, lautet so. Bis 2,2 kW Motorleistung funktioniert Wechselstrom mit 230 V. Zwischen 2,2 und 4 kW liegt ein Grenzbereich, in dem die Art der Bearbeitung mehr zählt als die Zahl auf dem Typenschild. Über 4 kW braucht es Drehstrom mit 400 V, ohne praktikable Alternative.

Die Grenze ist nicht willkürlich. Eine Last von 6 kW zieht einphasig bei 230 V rund 26 A: Das hält keine Haushaltssteckdose und kein Haushaltszähler aus. Dieselbe Last verteilt sich bei 400 V Drehstrom auf drei Phasen und sinkt auf etwa 8,7 A je Phase.

Es gibt auch eine Vorgabe des Netzbetreibers. Oberhalb von 6 kW Anschlussleistung wird ein einphasiger Anschluss nicht mehr gewährt: Aus netztechnischen Gründen geht es auf Drehstrom.

Es gibt zwei Formeln, und sie hängen von der Stromart ab.

Einphasig: Ampere = Watt geteilt durch (Volt × cos φ). Bei 230 V und cos φ 0,8 zieht ein Motor mit 1,5 kW rund 8,2 A.

Dreiphasig: Ampere = Watt geteilt durch (1,732 × Volt × cos φ). Derselbe Motor mit 1,5 kW zieht bei 400 V rund 2,7 A je Phase.

Der Faktor 1,732 ist die Wurzel aus 3 und ergibt sich aus der Geometrie der drei Phasen. Er ist der Grund, warum Drehstrom bei gleicher Leistung deutlich weniger Strom je Leiter verlangt.

Für die schnelle Rechnung im Kopf: einphasig bei 230 V sind die kW ungefähr die Ampere geteilt durch 5, dreiphasig bei 400 V ungefähr die Ampere geteilt durch 2. Das sind Werkstattnäherungen, keine Auslegungswerte.

Die italienische Regulierungsbehörde ARERA schreibt es ausdrücklich: Bei einer Anschlussleistung von 3 kW, wie sie die Mehrheit der italienischen Wohnungen hat, schaltet der Zähler ab, sobald augenblicklich mehr als 3,3 kW bezogen werden. Die Toleranz beträgt 10 Prozent der Vertragsleistung.

Oberhalb dieser Schwelle tolerieren elektronische Zähler eine zeitlich begrenzte Überlast, bevor sie auslösen, doch diese Toleranz ist für Einschaltvorgänge gedacht, nicht für den Dauerbetrieb einer Maschine.

In die Praxis übersetzt: Mit 3 kW Vertragsleistung läuft eine Abricht- und Dickenhobelmaschine mit 2,2 kW an und arbeitet. Eine mit 3 kW nicht, weil sie zwischen Stromaufnahme und Anlaufstrom die Toleranz dauerhaft überschreitet.

Das ist der Punkt, an dem die meisten am Schreibtisch gemachten Rechnungen scheitern.

Beim Anlauf zieht ein Asynchronmotor das Fünf- bis Achtfache des Nennstroms, mit Anfangsspitzen bis zum Zehn- oder Zwölffachen. Bei einphasigen Motoren ist das Verhältnis noch höher, weil das Anlaufmoment gering ist und der Motor länger in der kritischen Phase bleibt.

Ein Motor mit 2,2 kW, der im Betrieb einphasig rund 12 A zieht, verlangt beim Anlauf für einige Sekunden zwischen 60 und 96 A. Der Zähler sieht diese Spitze.

Der häufigste Fall ist der Kompressor. Wer ihn mit unter Druck stehendem Behälter startet, lässt den Motor unter Last anlaufen, und dort ist der Anlaufstrom am höchsten. Das ist der Grund, warum ein Kompressor mit 2 PS eine Anlage auslöst, die eine Hobelmaschine gleicher Leistung problemlos trägt.

Drei Systeme senken den Anlaufstrom. Die Stern-Dreieck-Anlaufschaltung senkt Strom und Drehmoment auf etwa ein Drittel, verlangt aber einen Drehstrommotor und ist bei mittleren bis großen Maschinen sinnvoll. Der Softstarter begleitet den Hochlauf mit einer Rampe. Der Frequenzumrichter ist bei einer Werkstattmaschine die wirksamste Lösung, weil er sanften Anlauf und Drehzahlregelung verbindet.

Es ist die in italienischen Werkstätten meistdiskutierte Lösung, und sie funktioniert. Der Frequenzumrichter mit Einphasen-Eingang richtet die 230 V des Netzes gleich und baut daraus ein Drehstromsystem mit 230 V verketteter Spannung auf, dessen Frequenz er regelt.

Die erste Prüfung erfolgt am Typenschild des Motors. Dort muss stehen 230/400 V mit den Symbolen Dreieck und Stern: Das bedeutet 230 V in Dreieckschaltung, und genau diese Konfiguration wird gebraucht. Steht auf dem Typenschild 400/690 V, lässt sich der Motor nicht mit 230 V betreiben und ein einphasiger Umrichter ist nicht verwendbar.

Die zweite Regel ist die Auslegung. Der Frequenzumrichter wird größer gewählt als der Motor, weil der Strom auf dem internen Zwischenkreis bei einphasigem Eingang höher ist. Für einen Motor mit 2,2 kW wählt man einen Umrichter mit 3 kW.

Dritter, oft übersehener Punkt. Eigenbelüftete Motoren kühlen bei niedrigen Drehzahlen schlechter, weil das Lüfterrad auf der Welle sitzt. Arbeitet die Maschine längere Zeit unter Last mit reduzierter Drehzahl, braucht es eine unabhängige Fremdlüftung.

Zur Sicherheit: Hinter einem Frequenzumrichter kann ein Fehlerstromschutzschalter vom Typ AC einen Fehler mit Gleichstromanteil unter Umständen nicht erkennen. In einer einphasigen Anlage braucht es einen Schutzschalter vom Typ F, in einer dreiphasigen einen vom Typ B. Der Eingriff ist von einer zugelassenen Elektrofachkraft auszuführen oder abzunehmen, und die eigene Zuleitung verlangt in Italien die Konformitätserklärung nach dem italienischen DM 37/2008.

Der rotierende Phasenumformer erzeugt die dritte Phase mit einem leerlaufenden Motor und einigen Kondensatoren. Er ist robust, hält Jahrzehnte und kann bei ausreichender Auslegung mehrere Maschinen versorgen. Er braucht Platz und ist laut.

Der Betriebskondensator lässt einen Drehstrommotor am Wechselstromnetz laufen, senkt aber das verfügbare Drehmoment und erhöht die Stromaufnahme. Bei Werkzeugmaschinen, wo das Drehmoment genau im Schnitt gebraucht wird, raten Elektromaschinenbauer davon ab.

Der Austausch gegen einen Wechselstrommotor bleibt die geradlinigste Wahl, wenn keine Drehzahlregelung nötig ist und die Leistung unter 2,2 kW liegt. Er kostet weniger als ein Frequenzumrichter, doch ein Wechselstrommotor leistet weniger als ein Drehstrommotor gleicher Baugröße und wird im Dauerbetrieb wärmer.

Die Hersteller geben die kW an, fast nie die Ampere. Wir haben die Stromaufnahme aus den Typenschildleistungen der Modelle berechnet, die wir führen, mit cos φ 0,8. Es sind Richtwerte, keine Typenschilddaten: Der tatsächliche Strom ist auf dem Typenschild der Maschine abzulesen.

Der nützliche Blick gilt der Schwelle. Unter 1,8 kW ist der gesamte Katalog einphasig, über 2,1 kW fast alles Drehstrom. Dazwischen liegt der Bereich, in dem die Wahl wirklich besteht.

Bei derselben Maschine ist der Unterschied messbar. Die Hobelmaschine Bernardo PT 260 kostet 1.122,40 € in der 230-V-Ausführung und 1.415,20 € in der 400-V-Ausführung: 292,80 € Unterschied bei gleicher Arbeitsbreite.

Bei der Bandsäge Bernardo HBS 400 N schrumpft der Abstand zwischen den beiden Ausführungen auf 30,40 €, während er bei der HBS 400 Basis identisch ist. Es hängt vom Modell ab, eine Regel gibt es nicht.

Dazu kommen die Kosten des Anschlusses. Für eine Werkstatt mit Umsatzsteuernummer, die als nicht-häuslicher Verbrauch gilt, beträgt der Beitrag der italienischen Regulierungsbehörde ARERA für die Leistungserhöhung 77,49 € je zusätzlichem kW plus 23 € Fixbeitrag, ohne Mehrwertsteuer. Auf der Rechnung schlägt jedes kW Anschlussleistung mit rund 26 € im Jahr zu Buche.

Eine Werkstatt von 6 auf 15 kW zu bringen kostet also einige hundert Euro Aktivierung und rund 230 € im Jahr an Leistungsanteil. Bei gleichem Verbrauch ändert sich der Preis je kWh zwischen Wechselstrom und Drehstrom nicht.

Nach unserer Erfahrung vermeiden drei Angaben neunzig Prozent der Probleme.

Die tatsächliche Vertragsleistung, nicht die vermutete: Sie steht auf dem Zähler oder auf der Rechnung. Bei einer Drehstrommaschine die tatsächliche Verfügbarkeit der drei Phasen in dem Raum, in dem sie aufgestellt wird, die nicht immer mit der am Zähler übereinstimmt. Und die Art der Bearbeitung, denn eine Maschine, die ständig anläuft und stoppt, belastet die Anlage weit stärker als eine, die acht Stunden am Stück läuft.

Der Rat, den ich am häufigsten gebe: Wenn Sie Drehstrom in der Werkstatt haben, nutzen Sie ihn auch für Maschinen, die es einphasig gäbe. Ein Drehstrommotor gleicher Baugröße leistet mehr, wird weniger warm und hält länger. Und an dem Tag, an dem Sie die Maschine weiterverkaufen, sucht der professionelle Gebrauchtmarkt Drehstrom.

Sandra Gaspar, Gründerin von Krollit

Um die Maschine mit der richtigen Stromart zu wählen, können Sie bei den Metalldrehmaschinen, den Abricht- und Dickenhobelmaschinen oder den Absauganlagen beginnen. Bei Kompressoren, wo der Anlaufstrom der kritische Faktor ist, ist die Kategorie Druckluft.