Michael Clarenbach

Untersuchung und Modellbildung von Alterungsprozessen in elektrischen Isoliersystemen von Niederspannungsmotoren und deren Einfluss auf die Lebensdauer (EISage)

Die Isoliersysteme von Niederspannungsmotoren sind stetig steigenden Belastungen ausgesetzt. Effizienzoptimierungen führen zu kompakteren Baugrößen und höheren elektrischen Feldstärken, während moderne Leistungselektronik mit SiC- oder GaN-Halbleitern steile Spannungsanstiege und Überspannungen verursacht. Diese Bedingungen begünstigen das Auftreten von Teilentladungen, die langfristig zur Degradation der Isoliermaterialien und zum Ausfall von Motoren führen können. Angesichts der hohen ökonomischen Bedeutung elektrischer Antriebe ergibt sich die Notwendigkeit, Alterungsprozesse detailliert zu untersuchen und neue Ansätze für eine Diagnose zu entwickeln.

Im Projekt EISage wird in Kooperation mit der Firma Innomotics GmbH erforscht, wie sich Alterungsprozesse in elektrischen Isoliersystemen darstellen und bewerten lassen. Hierzu werden zunächst Probenkörper aus lackisolierten Drähten mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad untersucht. An diesen werden Teilentladungsmessungen unter verschiedenen Belastungsszenarien durchgeführt: im Ausgangszustand, nach elektrischen Stresstests, nach thermischer Alterung sowie unter kombinierten thermo-elektrischen Beanspruchungen. Durch die stufenweise Erhöhung der Komplexität wird sichergestellt, dass sowohl grundlegende Mechanismen als auch praxisnähere Bedingungen abgebildet werden. Parallel dazu erfolgt die Entwicklung und Evaluation eines passiven Diagnosesystems. Basierend auf Feldsimulationen soll die Geometrie und Auslegung konzipiert und Prototypen gefertigt werden. Ziel ist es, ein Sensorsystem zu entwickeln, das relevante Grenzwerte zuverlässig erkennt und bei Wartungsintervallen oder im Schadensfall eine Auswertung ermöglicht.

Das Projekt soll ein vertieftes Verständnis des Zusammenspiels von Teilentladungen, Isolierwerkstoffen und Alterungsprozessen schaffen. Darüber hinaus wird ein Konzept für ein Diagnoseverfahren in Form eines passiven Sensors entwickelt, das eine praxisgerechte Bewertung des Isolationszustands von Niederspannungsmotoren erlaubt und so zur Verlängerung ihrer Lebensdauer beiträgt.

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