Ziel der Entwicklung
Mit dem Einsatz von Frequenzumrichtern verbunden ist eine impulsförmige Spannungsbelastung der Motorwicklungen in Kältemittelverdichtern. Dabei kommt es zu einem Überschwingen der Spannung, was zu einem höheren Stress der Isolierung im Vergleich zum Betrieb mit sinusförmiger Spannung führt. Diese Spannungsimpulse können zu Teilentladungen (TE) an und in der Isolierung führen und stellen eine hohe Belastung für die Isoliersysteme der Motorwicklungen dar. In der Automobilindustrie werden für Elektrofahrzeuge immer höhere Spannungen für die Verdichter eingesetzt. Bedingt durch den hohen Kostendruck und die hohen Stückzahlen ist eine optimale Auslegung der Isolationssysteme von großer Bedeutung und es besteht daher Bedarf an einem Prognoseverfahren zur Lebensdauer von Motorwicklungen beim Auftreten von Teilentladungen.
Ziel der Entwicklung war ein Verfahren zur Lebensdauerprognose von Motorwicklungen in Statoren von Hermetikverdichtern bezüglich der TE-Belastung. Für die Untersuchungen des Teilentladungs-Verhaltens von Prüflingen in Kältemittel-Öl-Atmosphäre in Abhängigkeit der Spannungsparameter war die Entwicklung eines Prüfaufbaus mit neuartigen hochspannungsgeeigneten Autoklaven für Drahtproben und Statoren notwendig. Ein Impulsspannungsprüfplatz für Zeitrafferuntersuchungen mit Teilentladungsmessung wurde für die Verfahrensentwicklung und die beschleunigte Alterung benötigt.
Vorteile und Lösungen
Mit den entwickelten Prüfapparaturen können Hochspannungs- Untersuchungen in Kältemittel-Öl-Atmosphäre durchgeführt werden. Dazu wurden hochspannungsfeste Autoklaven entwickelt, in denen Drahttwiste oder komplette Statoren unter Spannungsbelastung ausgelagert werden können. Ein Verfahren zur thermo-chemisch-elektrischen Alterung (TCEA) mit Zeitraffertests an Drahtprüflingen unter Einfluss von Teilentladungen und die Untersuchung von Wechselwirkungen der Isoliersysteme mit Kältemittel und Öl werden als Basis für eine Lebensdauerprognose von Statoren für Kältemittelverdichter genutzt. Diese ermöglicht eine Optimierung der Isolationssysteme hinsichtlich technischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte.
Das entwickelte Verfahren unterstützt die Qualifizierung von Isolationssystemen für Motoren in Kältekreisläufen, speziell für die eingesetzten Lackdrähte. Die Entwickler, Hersteller und Anwender von Hermetikverdichtern profitieren von einer Reduktion der Entwicklungsschritte durch entwicklungsbegleitende Untersuchungen und die Nutzung des Know-hows aus dem Vorhaben.
Zielgruppe und Zielmarkt
Für Neuentwicklungen im Bereich der Motoren für Hermetikverdichter für Klima-/Kälteanlagen ist die Beständigkeit der Isolationssysteme von großer Relevanz.
Der Hauptzielmarkt liegt auf dem Gebiet der Fahrzeugklimatisierung für Hochvolt-Elektrofahrzeuge, da bei diesen die Anforderungen an die Isolationssysteme sehr hoch sind. Das entwickelte Verfahren und das erlangte Know-how wird über entwicklungsbegleitende Dienstleistungen in diesen Zielmarkt transferiert.