Footnote:
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Description:
Die Anzahl umrichtergespeister elektrischer Maschinen steigt aufgrund der guten Regelbarkeit des Motors bei mittlerweile niedrigen Anschaffungskosten. Infolge der diskreten Schaltzustände der Leistungstransistoren ist der Mittelwert der drei Ausgangsspannungen eines Zweipunkt-Wechselrichters eine von Null verschiedene Gleichtaktspannung, welche als Common-Mode-Spannung bezeichnet wird. Diese wird durch den Umrichter in die Motorwicklung eingeprägt und verursacht parasitäre Ströme, welche zu einer Beschädigung der Motorlagerung und der angeschlossenen Last führen können. Darüber hinaus können die durch die Leistungshalbleiter an den Klemmen der elektrischen Maschine eingeprägten steilen Spannungsflanken zu einer ungleichmäßigen Potentialverteilung entlang der Statorwicklung führen. Die dadurch entstehenden Spannungsspitzen können eine unzulässige Belastung für die Isolierung des Motors darstellen. Zur rechnerischen Bestimmung dieser parasitären Effekte müssen die innerhalb einer elektrischen Maschine vorliegenden kapazitiven Kopplungen betrachtet werden. In dieser Arbeit werden neuartige analytische Berechnungsvorschriften für die Wicklung-Rotor-, die Wicklung-Stator- und die Stator-Rotor-Kapazität sowie für die Leiter-Leiter-Kapazitäten vorgestellt. Hierbei basieren die Ansätze auf der Separations-, der Spiegelungs- und der Ersatzladungsmethode. Die Auswahl einer Methode erfolgt in Abhängigkeit von den im Feldproblem vorliegenden Stetigkeits- und Randbedingungen. Insgesamt ergeben sich auf diesem Weg sehr zufriedenstellende, geringe Abweichungen zwischen den analytisch berechneten und den zur Validierung der Methodik mittels Finite-Elemente-Methode numerisch ermittelten Kapazitätswerten. Zur weiteren Validierung werden die parasitären Kapazitäten von zwei ausgeführten elektrischen Maschinen messtechnisch bestimmt. Bei der Gegenüberstellung der messtechnisch, analytisch und numerisch bestimmten Wicklung-Stator- und Stator-Rotor-Kapazitäten ergeben sich durchweg akzeptable bis geringe Abweichungen. Die ...