Transiente Spannungsmodellierung in umrichtergespeisten Niederspannungsmaschinen mit Steckwicklungen

Abstract

ZusammenfassungDas Isolierstoffsystem von umrichtergespeisten elektrischen Maschinen ist transienten elektrischen Spannungen ausgesetzt. Diese entstehen aufgrund der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Spannung sowie Induktivitäts- und Kapazitätsbelägen der Wicklung. Durch schnell schaltende Umrichter und den damit verbundenen höheren Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten $\mathrm{d}u/\mathrm{d}t$ d u / d t wird der Einfluss der transienten Spannungen auf das Wicklungssystem weiter erhöht. Eine besondere elektrische Belastung erfährt die Windungsisolierung, welche in Niederspannungsmaschinen häufig als Kupferlackdraht ausgeführt ist. In Steckwicklungen ist die Position jedes Leiters bekannt. Mit einem transienten Modell, das den Spannungsverlauf an jedem Ort der Wicklung abbilden kann, ist es möglich, das Isolierstoffsystem gezielt auszulegen und zu dimensionieren.

The Insulation Resilience of Inverter-Fed Low Voltage Traction Machines: Review, Challenges, and Opportunities

“…The high dv /dt, the discontinuous transmission line consisting of inverter, cable connection, and electric machine as well as resonance phenomena cause voltage overshoots and high frequency oscillations at the motor terminals, which stress the winding insulation with even more than the DC link voltage. Due to wave propagation effects, there is a highly nonlinear voltage distribution along the motor winding and higher potential differences between the conductors are possible [10]- [16].…”

“…FIGURE16. Principle of accelerated aging tests in a typical semi-logarithmic lifetime-stress diagram.…”