Auslegung der Windungsisolierung wechselrichtergespeister elektrischer Niederspannungsmaschinen anha

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Eine elektrische Maschine und ein Umrichter sind entscheidend für drehzahlvariable elektrische Antriebe. Zukünftige Antriebsgenerationen werden voraussichtlich höhere Zwischenkreisspannungen aufweisen und zunehmend schnellschaltende Halbleiter nutzen, was zu Spannungsspitzen und einer höheren Belastung des Isoliersystems führt. Die Isolierung wird nach aktuellen Standards mit empirischen Faktoren dimensioniert, die mit der Zwischenkreisspannung multipliziert werden. Bei Niederspannungsmaschinen zielt die Auslegung darauf ab, Teilentladungen in der Wicklung zu vermeiden, da diese die Lebensdauer der Isolierung erheblich verkürzen können. Eine ausreichende Dicke der Isolierschichten oder eine Reduzierung der Betriebsspannung kann Teilentladungsfreiheit gewährleisten. Die gegenwärtige Methodik zur Dimensionierung berücksichtigt jedoch weder die Wicklungstopologie noch die physikalischen Grundlagen des Entladungsprozesses, was zu fehlerhaften Dimensionierungen führen kann. In dieser Arbeit wird eine neue Methode vorgestellt, die die Auslegung des Isoliersystems auf physikalischen Phänomenen basiert. Dabei wird die Potentialverteilung in der Wicklung während transienter Schaltvorgänge analysiert und Teilentladungen als Gasentladungsprozess beschrieben. Diese Herangehensweise ermöglicht es, die Einflussfaktoren auf den Teilentladungsprozess und die Teilentladungseinsetzspannung zu berücksichtigen.