Inbetriebnahme einer Vakuumanlage
Zur Prüfung von Isoliersystemen elektrischer Maschinen in Luftfahrtanwendungen wurde im April 2022 eine Vakuumanlage am IEM in Betrieb genommen. Mit dieser ist es möglich, den kombinierten Einfluss aus vermindertem Luftdruck und erhöhter Temperatur auf die Isolierfestigkeit zu untersuchen.
Für Luftfahrtanwendungen bestehen betriebsbedingt erhöhte Anforderungen an die Isolierfestigkeit der Komponenten. Im Auslegungsprozess von elektrischen Maschinen müssen insbesondere die Umgebungsparameter berücksichtigt werden, um den sicheren Betrieb zu gewährleisten. Durch einen niedrigen Umgebungsluftdruck sowie eine erhöhte Temperatur wird die Gefahr des Auftretens von Teilentladungen erhöht. Diese können auftreten, sofern die sogenannte kritische elektrische Feldstärke lokal innerhalb des Isoliersystems überschritten wird. Die äquivalente Spannung wird als Teilentladungseinsetzpsannung (en: partial discharge inception voltage, PDIV) bezeichnet. Bei Überschreiten der PDIV kommt es zu Schädigungsprozessen, wodurch das Isoliersystem innerhalb kürzester Zeit versagen kann.
Während thermische Einflüsse auf die PDIV im Auslegungsprozess durch empirische Sicherheitsfaktoren berücksichtigt wird, enthält die Normung keinen Sicherheitsfaktor für einen niedrigen Umgebungsluftdruck. Insbesondere der kombinierte Einfluss von vermindertem Umgebungsluftdruck und erhöhter Temperatur auf den Auslegungsprozess von Isoliersystemen ist weitestgehend unerforscht.
Im Rahmen des Projekts E-SATstart wird dieser Zusammenhang erforscht und auf eine Beispielgeometrie angewandt. Das Ziel ist die Quantifizierung des Einflusses auf die PDIV, um Isoliersysteme für die Luftfahrtanwendung bedarfsgerecht auszulegen. Die Daten der Vakuumanlage sind in der folgenden Tabelle aufgelistet:
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Einstellbare Temperatur | RT – 140 °C |
| Einstellbarer Luftdruck | Ca. 20 mbar – 1013 mbar |
| Innenmaße der Kammer (BxTxH) | 600 mm x 625 mm x 400 mm |