Towards a partial discharge free insulation system for the More Electrical Transportation

Attualmente, i produttori di motori elettrici installano isolamenti di terra e di spira in grado di sopportare le normali tensioni di funzionamento senza superare la rigidità dielettrica dell'aria. Se il campo elettrico generato durante il funzionamento supera questa quantità caratteristica, si verificano fenomeni di pre-scarica che accelerano l'invecchiamento del materiale e quindi portano ad un accorciamento della vita utile della macchina. L'obiettivo principale di questa tesi è quello di sviluppare un modello in grado di determinare la cosiddetta Tensione di Innesco delle Scariche Parziali (PDIV) per macchine a filo avvolto e di facilitare la progettazione del loro sistema di isolamento elettrico. Oltre a questo, è stato condotto uno studio approfondito su come migliorare il processo di qualificazione dei motori elettrici e degli attuatori destinati ad essere utilizzati nel mondo del More Electric Transportation. In primo luogo, si è considerato come testare efficacemente i sistemi di isolamento delle macchine elettriche a filo avvolto per dimostrare che sono privi di scariche parziali. Successivamente, è stato studiato l'impatto delle sollecitazioni termo-meccaniche dovute alle frequenti variazioni di velocità e di coppia. Infine, si è analizzato l'impatto delle scariche parziali sull'isolamento a diverse altitudini per comprendere meglio il potenziale rischio che queste possono avere sul corretto funzionamento della macchina, poiché è più facile innescarle a pressioni sopra il livello del mare. In definitiva, questa tesi cerca di fornire vari strumenti per uno studio completo dell'affidabilità del sistema di isolamento di un motore (o attuatore) elettrico a filo avvolto applicato al settore dei trasporti, con particolare riguardo alla prevenzione dell'innesco delle scariche parziali. Tuttavia, è stato adottato un approccio generale che può essere esteso allo studio di altre macchine a bassa tensione, come i trasformatori a secco ad alta frequenza o i motori hairpin.