Anlaufstrom: Notstromaggregat richtig auswählen

Die Themen im Überblick

Höherer Stromfluss nach dem Einschalten elektrischer Verbraucher

Wer im Auto einen Blick auf den Verbrauch wirft, stellt fest, dass dieser beim Anfahren oder Beschleunigen am höchsten ist. Denn dann muss das Fahrzeug aus dem Ruhezustand in Bewegung versetzt werden. Je schneller das geschehen soll, umso mehr Energie ist nötig. Im übertragenen Sinne findet sich dieses Phänomen auch bei einigen elektrischen Verbrauchern wieder. So zum Beispiel bei Geräten mit Elektromotoren, die nach dem Einschalten erst einmal in Schwung zu bringen sind. Steigt beim Auto der Verbrauch, ist es bei elektrischen Geräten die Stromaufnahme. Den höheren Stromfluss nach dem Einschalten bezeichnet man als Einschalt- oder Anlaufstrom. Notstromaggregate sind immer etwas größer auszulegen, um dem standzuhalten. Andernfalls drohen Ausfälle oder irreparable Schäden an den Stromerzeugern.

Höhe des Anlaufstroms am Notstromaggregat von Gerät und Last abhängig

Welchen Anlaufstrom ein Notstromaggregat abdecken sollte, lässt sich nicht pauschal beurteilen. Denn das hängt vor allem von der Art der elektrischen Verbraucher und der von diesen zu überwindenden Last ab. Während einige Geräte keinen Einschaltstrom aufweisen, übersteigt dieser bei anderen den auf dem Typenschild angegebenen Nennstrom um das 2- bis 6-Fache.

Verschiedene Lösungen begrenzen oder verhindern den Einschaltstrom

Moderne Verbraucher verfügen häufig über technische Lösungen zum Begrenzen der Einschaltströme. Beispiele dafür sind Schaltungen wie die Stern-Dreieck-Anfahrschaltung, Frequenzumrichter oder andere Anlaufstrombegrenzer. Diese verhindern Lastspitzen beim Anfahren und schützen davor, dass der Anlaufstrom Notstromaggregate zerstört.

Anlaufstrom für Notstromaggregate hängt von elektrischen Geräten ab

Während einige elektrische Verbraucher komplett ohne den höheren Einschaltstrom auskommen, übersteigt dieser den Nennstrom bei anderen um das 6-Fache. Warum das so ist und wann welcher Anlaufstrom bei Notstromaggregaten zu berücksichtigen ist, erklärt die folgende Übersicht.

Ohm´sche Verbraucher kommen ohne höhere Einschaltströme aus

Elektrische Geräte, die Strom direkt in Wärme oder Licht umwandeln, nennt man auch Wirkleistungsverbraucher oder Ohm´sche Verbraucher. Sie nehmen exakt die auf dem Typenschild aufgedruckte Energiemenge auf und laufen ohne Einschalt- oder Anlaufstrom. Notstromaggregate müssen keine höheren Lasten abdecken und lassen sich dementsprechend einfacher auslegen.

Induktive Verbraucher haben teils sehr hohe Einschaltströme

Induktive Verbraucher sind Geräte wie Elektrowerkzeuge, Pumpen oder Motoren. Aber auch Verdichter in der Kältetechnik – etwa in Klimageräten, Kaltwassersätzen oder mobilen Wärmepumpen zum Mieten gehören dieser Klasse elektrischer Verbraucher an. Hier sorgen verschiedene Gegebenheiten dafür, dass nach dem Einschalten ein höherer Strom erforderlich ist. Dieser muss auf der einen Seite interne Verluste überwinden. Zum anderen aber auch Motoren in Schwung versetzen. Geht es um die Versorgung induktiver Verbraucher, ist der Anlaufstrom am Notstromaggregat unbedingt zu berücksichtigen. Andernfalls kann es dazu kommen, dass die Geräte nicht funktionieren, wichtige Aggregate ausfallen oder gar zu Schaden kommen.

Kapazitive Verbraucher stellen hohe Anforderungen an Aggregate

Eine besondere Rolle in Bezug auf Anlaufstrom und Notstromaggregat nehmen kapazitive Verbraucher ein. Dabei handelt es sich um Kondensatoren, die bei Ladestrom ein elektrisches Feld erzeugen und dazu kapazitive Blindleistung beziehen. Diese steht Verbrauchern zwar nicht direkt zur Verfügung – muss aber dennoch mit der Frequenz der Wechselspannung hin- und hergeschoben werden. Die Folge ist ein wesentlich höherer Anlaufstrom, den Notstromaggregate zu bewältigen haben. Sind kapazitive Verbraucher mit Kondensatoren wie Entladungslampen oder Blitzlichtapparate zu versorgen, kommen nur bestimmte Aggregate zum Einsatz. Entsprechende Informationen finden sich in den Produktunterlagen oder auf Rückfrage beim Hersteller.

Lastspitzen führen zu irreparablen Schäden am Stromerzeuger

Der Anlaufstrom beeinflusst die benötigte Leistung des Notstromaggregats. Diese hängt neben dem Strom von der Spannung ab (P = U x I) und sollte über der eigentlichen Wirkleistung liegen. Andernfalls lassen sich Lastspitzen nach dem Einschalten nicht abdecken.

Ungesicherte Stromerzeuger kommen durch Anlaufstrom zu Schaden

Während einfache Konverter-Stromerzeuger die Schwankungen in gewissen Größenordnungen gut verkraften, sieht es bei Inverter Stromerzeugern anders aus. Diese verfügen über eine feine Elektronik, die für „sauberen Strom“ mit konstanten Parametern sorgt. Treten Lastspitzen wie durch den Anlaufstrom auf, können vor allem ältere Notstromaggregate ohne entsprechende Schutzeinrichtung ernsthafte Schäden davon tragen. Im schlimmsten Fall sind irreparable Schäden die Folge, was vor allem bei Großanlagen hohe Kosten nach sich zieht.

Ausfall der Aggregate verhindert zuverlässige Notstromversorgung

Moderne Stromerzeuger sind mit Schutzeinrichtungen gegen Schäden abgesichert. Das führt unter Umständen aber dazu, dass Anlaufstrom das Notstromaggregat ausfallen lässt. Eine zuverlässige Energieversorgung, wie sie beispielsweise in Krankenhäusern oder Pflegeheimen nötig ist, lässt sich dann nicht mehr gewährleisten.

Anlaufstrom für Notstromaggregat berechnen: So klappt es

Wer einen Stromerzeuger mieten und kapazitive oder induktive Stromverbraucher anschließen möchte, muss den Einschaltstrom bereits bei der Auslegung berücksichtigen. Möglich ist das durch die Berechnung des Anlaufstroms, die in der Praxis näherungsweise erfolgt. Die folgende Übersicht zeigt Schritt-für-Schritt, wie das funktioniert.

1. Zu versorgende Geräte zusammenstellen: Im ersten Schritt dokumentieren Mieter oder Käufer alle Geräte, die eine (Not)-Stromaggregat zur gleichen Zeit mit Strom versorgen soll.
2. Anlaufstrom für Notstromaggregat ergänzen: Ist die Liste der zu versorgenden Geräte vollständig, ergänzen sie die jeweils erforderlichen Nenn- und Anlaufströme. Diese hängen von den einzelnen Geräten ab und sind in den Herstellerunterlagen dokumentiert. Finden sich dort keine Angaben, hilft eine Rückfrage beim Hersteller.
3. Anschlusswerte zusammenrechnen: Im nächsten Schritt addieren Mieter oder Käufer alle Anschlusswerte der Geräte, die gleichzeitig in Betrieb gehen. Bei großen Pumpen oder leistungsstarken Elektromotoren ist es unter Umständen möglich, Starts zeitlich zu verschieben, um die Belastung auf ein Minimum zu reduzieren. Da sich die Leistung der Stromaggregate auf diese Weise reduzieren lässt, sinken in der Regel auch die Anschaffungskosten.

Konnten Interessenten den Anlaufstrom für Notstromaggregate berechnen, folgt die Auswahl passender Stromerzeuger. Wer sich in diesem Punkt unsicher ist, bekommt technische Unterstützung von erfahrenen Fachberatern der Hersteller und Anbieter von Mietgeräten.

Anlaufstrom für Notstromaggregat technisch begrenzen

Da der Anlaufstrom am Notstromaggregat für eine deutliche Überdimensionierung sorgen kann, führt er folglich auch zu höheren Kosten bei Anschaffung und Betrieb. Verschiedene technische Lösungen wirken dem entgegen. Sie begrenzen den Einschaltstrom auf ein Minimum und sorgen so für einen zuverlässigen Betrieb bei gleichzeitig sinkenden Kosten. Alternativ zum sogenannten Direktanlauf ohne zusätzliche Technik kommen dabei folgende Lösungen zum Einsatz:

• Stern-/Dreieck-Anlaufschaltung
• Elektronisches Sanftanlaufgerät
• Frequenzumrichter zum Anlauf

Während der Direktanlauf von Elektromotoren teilweise das 6- bis 7-Fache des Nennstroms erfordert, sinkt der Spitzen-Anlaufstrom durch die Stern-Dreieck-Anfahrschaltung auf das 2 bis 3,5-Fache. Elektronische Sanftanlaufgeräte kommen auf einen Faktor von 3 und Frequenzumrichter erreichen das 1 bis 1,5-Fache des Nennstroms beim Anlaufen. Ähnlich gute Werte erzielt die Kombination von Stern-Dreieck-Anlaufschaltung und Sanftanlaufgerät. Hier liegt der Spitzen-Anlaufstrom bei dem 1,5 bis 2-Fachen des Nennstroms.

Stern-Dreieck-Anlaufschaltung für große Drehstrommotoren

Eine technisch einfache Möglichkeit, den Anlaufstrom für Notstromaggregate zu reduzieren, bietet die Stern-Dreieck-Anlaufschaltung. Dabei fahren Motoren in der Sternschaltung an. Der Name ergibt sich aus der Verbindung der einzelnen Wicklungsanschlüsse am Motor-Klemmbrett, die sich schematisch in Form eines Sterns darstellen lässt und zu einer Wicklungs-Spannung von 230 Volt (Leiterspannung 400 Volt) führt. Die geringere Spannung hat eine niedrigere Drehzahl und dadurch auch einen geringeren Anlaufstrom zur Folge. Läuft der Motor, kommt die Dreieck-Schaltung zum Tragen. Diese lässt sich schematisch als Dreieck darstellen und sorgt für eine Spannung von 400 Volt an den Wicklungen. Der Motor erreicht die volle Drehzahl, benötigt vor allem zu Beginn (in der Stern-Schaltung) aber weniger Anlaufstrom vom Notstromaggregat.

Die Umschaltung zwischen Stern- und Dreieck-Schaltung erfolgt über einen manuell zu bedienenden Schalter oder mit zwei gegeneinander verriegelten Schützen und einem Zeitrelais.

Elektronische Sanftanlaufgeräte begrenzen den Anlaufstrom

Softstarter oder Sanftanlaufgeräte verwenden eine Steuerung, um die Spannung beim Anfahren großer Motoren zu verändern. Das reduziert die Drehzahl, das Drehmoment und damit verbunden auch den Anlaufstrom, den Notstromaggregate bereitstellen müssen. Möglich ist das mit Halbleitern und einer Leistungsschaltung, welche die Motorspannung beim Anlaufen langsam bis zur Nennspannung erhöht. Die Technik beugt Spannungsabfällen im Netz vor und schützt Maschinen oder Anlagen außerdem vor zu hohen Drehmomenten und Beschleunigungen beim Anfahren. Ein Zusatznutzen ist das langsame Herunterfahren, bei dem das schrittweise Reduzieren der Spannung Stöße und Schläge verhindert.

Frequenzumrichter erreichen die niedrigsten Anlaufstromwerte

Ein Nachteil der Sanftanlaufgeräte ist das geringe Drehmoment in der Startphase. Haben Elektromotoren große Lasten zu überwinden, reicht diese nicht in jedem Fall aus und die Anlage startet nicht. Eine Alternative, die diesem Umstand gerecht wird, bietet der Frequenzumrichter. Dieser steigert die Drehzahl langsam, um auch ohne hohe Anlaufströme vom Notstromaggregat auszukommen. Das volle Drehmoment steht dabei allerdings vom ersten Moment an zur Verfügung. Relevant ist das beispielsweise beim Starten von Kompressoren, die zunächst einen Gegendruck überwinden müssen.

Dass sich die Drehzahl mit Frequenzumrichtern auch im laufenden Betrieb flexibel verändern lässt, ist ein weiterer Vorteil. Denn dadurch ist es möglich, die Leistung bedarfsgerecht zu reduzieren, was Strom und damit auch Kosten spart.

Nachteilig ist der höhere Preis für die Technik. Aufgrund der zahlreichen positiven Eigenschaften kommen Frequenzumrichter dennoch immer häufiger zum Einsatz, um den Anlaufstrom für Notstromaggregate und Netze zu reduzieren.

Vorteile der Begrenzung vom Anlaufstrom bei Notstromaggregaten

Da Anlaufstrom am Notstromaggregat zu Schäden und Ausfällen führt, sorgt die Anlaufstrombegrenzung grundsätzlich für ein höheres Maß an Sicherheit. Sie reduziert darüber hinaus aber auch die benötigte Leistung. Stromerzeuger lassen sich kleiner auslegen und Betreiber sparen bei Anschaffung und Betrieb hohe Kosten. Letzteres trifft vor allem dann zu, wenn Frequenzumrichter die Drehzahl und damit auch die Stromaufnahme steuern.

Zusammenfassend lassen sich also folgende Vorteile der Anlaufstrombegrenzung angeben:

FAQ: Häufig gestellte Fragen zu Anlaufstrom und Notstromaggregat

Was versteht man unter dem Anlauf- oder Einschaltstrom?

Nehmen einige elektrische Verbraucher ihren Betrieb auf, benötigen sie zunächst mehr Strom, um Motoren in Schwung zu bringen und interne Verluste zu überwinden. Der sogenannte Anlaufstrom ist um das 2- bis 7-Fache höher als der Nennstrom. Er belastet die Versorgungsnetze und ist bei der Auslegung von Notstromaggregaten sowie Netzanschlüssen zu berücksichtigen.

Bei welchen Geräten kommt es zu höheren Strömen beim Anfahren?

Höhere Anlauf- oder Einschaltströme fallen vor allem bei induktiven und kapazitiven Verbrauchern an. Bei Ersteren handelt es sich um Geräte mit Motoren oder Kompressoren, wie Werkzeuge, Klimageräte, Kaltwassersätze oder Wärmepumpen. Kapazitive Verbraucher müssen sich nach dem Einschalten zunächst aufladen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Kondensatoren, Entladungslampen oder Blitzlichtapparate. Ohm´sche Verbraucher wandeln Strom direkt in Wärme oder Licht um und funktionieren ohne Anlaufstrom.

Warum ist der Anlaufstrom beim Notstromaggregat zu berücksichtigen?

Die höhere Belastung in der Startphase führt zu Spannungsschwankungen, die Stromerzeuger stören können. Während älterer Konverter-Aggregate diese bis zu einer gewissen Höhe gut verkraften, kommt bei Inverter-Stromerzeugern die Elektrik zu Schaden. Sicherungen schützen davor, sorgen bei hohen Anlauf- oder Einschaltströmen aber zum Ausfall der Geräte und zur Unterbrechung der wichtigen Notstromversorgung.

Gibt es Möglichkeiten, den Anlauf- oder Einschaltstrom zu begrenzen?

Verschiedene technische Lösungen helfen, den Einschaltstrom zu begrenzen. Einfach und lange im Einsatz ist die Stern-Dreieck-Anfahrschaltung. Hier ist die Spannung auf den Wicklungen zu Beginn reduziert, wodurch Drehzahl und Stromaufnahme sinken. Sanftanlaufgeräte nutzen eine Steuerung, um die Spannung sukzessive zu erhöhen und so langsam und ohne hohen Einschaltstrom von einer niedrigen auf eine hohe Drehzahl zu beschleunigen. Eine dritte Alternative sind Frequenzumrichter. Diese verändern ebenfalls die Drehzahl von Motoren. Anders als Softstarter kommen sie aber ohne Reduktion des anfänglichen Drehmoments aus.

Welche Vorteile bietet die Anlaufstrombegrenzung beim Einsatz von Generatoren?

Die Anlaufstrombegrenzung sorgt für eine geringere Belastung der Generatoren. Aggregate laufen sicherer, Ausfälle lassen sich vermeiden und die Dimensionierung kann kleiner ausfallen. Letzteres hat sinkende Miet- oder Anschaffungskosten zur Folge.