Project

WinDam - Schade aan wikkelingen door thermische cycli en elektrische ontladingen

Acroniem
WinDam_IRVA
Code
180E0124
Looptijd
01-01-2025 → 30-06-2027
Financiering
Gewestelijke en gemeenschapsmiddelen: divers
Onderzoeksdisciplines
  • Engineering and technology
    • Electrical machines and transformers
Trefwoorden
levensduur elektrische machines
 
Projectomschrijving

De trend naar hogere DC-busspanningen en sneller schakelende vermogenselektronica wordt aangestuurd door hogere energie-efficiëntie en compactere, lichtere aandrijflijnen. Tegenwoordig is de overgang vooral te zien in de automobielindustrie, maar de industrie zal de komende jaren volgen, voornamelijk vanwege de hogere efficiëntievereisten. Deze trend om snel schakelende SiC/GaN-vermogenselektronica te gebruiken, resulteert niet alleen in een hoge efficiëntie en compactheid, maar ook in een verhoogde kans op schade aan elektromotorwikkelingen door gedeeltelijke ontladingen ("partial discharge") in de isolatie van de wikkelingen. Er wordt ook aangetoond dat een andere oorzaak van degradatie, thermische cycli, de schade veroorzaakt door elektrische gedeeltelijke ontladingen versnelt. Momenteel kunnen deze twee gekoppelde degradatieverschijnselen alleen empirisch worden bestudeerd.
In het Windam-project streven we ernaar om de gecombineerde thermo-elektrische degradatieverschijnselen vast te leggen in een voorspellende beoordelingstool. Het hoofddoel van deze tool voor gebruikers is om te controleren of hun SiC/GaN-aandrijvingen een voldoende lange levensduur hebben. De tool zal het effect op de degradatie van de wikkeling van verschillende parameters laten zien: piekspanning op de wikkelingen, slew rate van de spanningsgolfvorm d𝑣/d𝑡, schakelfrequentie van vermogenselektronica, temperatuur van de wikkelingen en aantal thermische cycli.
Windam zal een meetcampagne op motorwikkelingen gebruiken om modellen voor indicatieve levensduur te passen. De wikkelingen zullen voornamelijk worden getest in motorettes (d.w.z. een segment van een stator van een motor), ook in een olieomgeving. Binnen Flanders Make is de apparatuur voor het uitvoeren van deze tests al beschikbaar en empirische degradatietesten worden al aangeboden aan bedrijven: apparatuur om gecontroleerde degradatie van wikkelingen te veroorzaken en de voortgang van de schade te bewaken via tests van de gezondheidstoestand van de wikkelingen.
De beoordelingstool zal geldig zijn voor een breed scala aan permanentemagneetbekrachtigde synchrone machines met haarspeld- of vormgewonden wikkelingen, zowel in automobiel- als industriële toepassingen. Windam zal ook beschrijven welke tests een bedrijf moet uitvoeren om de tool te gebruiken voor hun eigen aandrijflijnproducten. Op die manier zal Windam de waarde van destructief testen vergroten door de testcampagnes eenvoudiger te maken en voorspellend inzicht te bieden in de gekoppelde thermo-elektrische degradatie in motorwikkelingen.