Lebensdauerabschätzung von Wicklungsisolierstoffsystemen in SiC-betriebenen elektrischen Niederspannungsmaschinen

Das Wicklungssystem von umrichtergespeisten elektrischen Maschinen ist besonderen elektrischen Belastungen ausgesetzt, welche aus dem Überschwingverhalten und der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Spannung resultieren. Durch kürzer werdende Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten (\(\mathrm{d}u/\mathrm{d}t\)), wie sie beim Einsatz von SiC-Umrichtern auftreten können, nimmt die Spannungsbelastung der Wicklung zu. Gleichzeitig werden in elektrischen Fahrzeugen immer höhere Zwischenkreisspannungen verwendet. Durch diese steigenden Anforderungen kann es auch in herkömmlichen Wicklungssystemen von Niederspannungsmaschinen zu Teilentladungen kommen, und das elektrische Isoliersystem kann innerhalb kurzer Zeit ausfallen. Es existieren zwei Möglichkeiten, diese Art von Frühausfällen zu vermeiden. Durch höhere Isolierschichtdicken einerseits bleibt die Wicklung auch bei höheren Spannungen teilentladungsfrei, allerdings reduziert sich dadurch der Kupferfüllfaktor. Eine andere Möglichkeit ist das Verwenden von Materialien, die Teilentladungen länger standhalten können. Um das Potential dieser teilentladungsresistenten Materialien abzuschätzen, werden in diesem Beitrag die Einflüsse der Umrichterspannung auf das Teilentladungsverhalten und die Lebensdauer der Isolierung identifiziert.