Darbe gerilimleri, yıldırım ve EMP üreteçleri
Impulse voltages, lightning and EMP simulators
- Tez No: 101316
- Danışmanlar: DOÇ.DR. ÖZCAN KALENDERLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2001
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 59
Özet
Elektrik tesislerinde meydana gelen ani gerilim yükselmeleri, birçok sorunu beraberinde getirir. Gerek tesisin kendisi, gerekse cihazlar ani gerilim değişimlerine olumsuz yanıt verir. Dış kaynaklı ani gerilim darbelerinin en önemlisi yıldırım düşmesiyle oluşan darbedir. Yıldırım düşmesi, sistemlere farklı etkilerde bulunur. Doğrudan etkiler, fiziksel tahribat veya yangın şeklinde meydana gelirken, bağıl yük, toprak akımları, elektrostatik boşalma ve elektromagnetik darbe (EMP) gibi etkiler yıldırımın sebep olduğu dolaylı etkilerdendir. Yıldırım darbe gerilimini laboratuvar ortamında üretmek, bu sayılan etkilere tesisin veya cihazların vereceği cevabı önceden tahmin edip gerekli önlemleri alma amaçlıdır. Bu amaçla hazırlanan yıldırım darbe gerilimini üretecek devreler cihazların maruz kalacakları zorlamaları oluşturur. Kullanılan devrelerden en yaygın olanı, Marx Generatörü olarak bilinen devredir. Kondansatörlerin paralel doldurulup seri boşaltılması ilkesine dayanan çok katlı devreler ile, yıldırım darbesini gösteren gerilim dalgası üretilebilir. Bu tez kapsamında yapılan çalışma, Marx ilkesine dayanan tek katlı darbe üreteç devresi tasarlanması ve yapılmasıdır. 25 kV'a kadar doğru gerilim verebilen bir kaynak kullanılarak, 12 kV'luk tek katlı bir darbe üreteci gerçeklenmiştir. Hazırlanan devrenin çıkış darbe gerilimi, 1.2/50 us'lik yıldırım darbe gerilimidir. Devre çıkış gerilimini ölçme, hem kapasitif gerilim bölücü ile, hem de 1000:1 çevirme oranına sahip modern bir yüksek gerilim probu ile gerçekleştirilmiştir. Dalga şekli, 1 GHz'lik, 4 GSa/s örnekleme yeteneğine sahip dijital osiloskop ile görüntülenmiştir. Devre yapısında birer adet darbe ve yük kondansatörü, cephe ve sırt sürelerini belirleyen şekil dirençleri, ölçme kondansatörü ve anahtarlama elemanı olarak bir çift küresel elektrot kullanılmıştır. Devrenin11 kV'luk giriş gerilimi için çıkış gerilimi 10 kV, dolayısıyla verimi %91'dir. Tez kapsamında, gerçeklenen üreteç EMU açısından değerlendirilmiştir. Bu amaçla devrenin ortama yaydığı elektromagnetik kirlilik miktarı belirlenmiş, bu kirliliğin farklı ortamlarda etkileri gösterilmiştir. Yıldırımın etkilerinden biri olan elektromagnetik darbe, sistemleri iletkenlik yoluyla değil, alan yoluyla etkiler. Bu etki, elektromagnetik uyumluluk testlerini gerçekleştirmek amacıyla laboratuvar koşullarında incelenebilir. Tezde gerçeklenen üreteç böyle bir amaçta kullanılmak için hazırlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda yapılacak olan üreteçte karşılaşılması tahmin edilen sorunlar, vıııgerçeklenen devre üzerinde incelenecektir. Sistemin EMU testlerinde kullanılması için çıkışına darbe gerilimini, darbe alanına çeviren bir anten sistemi tasarlanmalıdır. IX
Özet (Çeviri)
Instantaneous voltage rises in electrical installations get many problems with. Eighter the installation itself or the equipments give a negative response to the sudden variations. The most important external impulse voltage is the one formed by lightning. Lightning causes different effects on the systems. The direct effects takes place as physical destruction or fire and the indirect effect can be stated as relative charge, earth currents, electrostatic discharge (ESD) and electromagnetic pulse (EMP). The aim for the generation of lightning impulse voltages in laboratories is for estimation of the response of the systems and equipment and taking the necessary precautions against the effects stated. The generators constructed simulates the forces that the equipments will be faced to. The most popular one of these generators is the one known as Marx Generator. Charging the capacitors in parallel and then discharging them in series forms a multistage generator for lightning impulse voltage. This thessis depends on the study of design and construction of a single stage Marx generator. A generator of 12 kV is constructed, using a dc power supply with an output voltage of 25 kV. The output voltage of the generator is a lightning impulse voltage with a rise/fall time of 1.2 / 50 us. For the measurement of the output impulse voltage, both capacitive voltage divider and a high voltage probe with a ratio of 1000 : 1 were used. The digital oscilloscope used for scoping the waveform and analyzing has a frequency of 1 GHz and sampling rate of 4 Gsa/s. In the electrical circuit of the generator, discharge and load capacitors, form resistors for determination of rise and fall durations, voltage divider capacitor and spark gaps are used. For an input voltage of 1 1 kV, output is 10 kV so the efficiency is 91%. The generators circuit has been evaluated for EMC. For this purpose, the level of interference from the device is measured and effect of the interference is tested at different environment. Electromagnetic pulse (EMP), one of the effects of lightning, disturbs the systems with field effect, apart from conducted disturbance. This effect can be observed in laboratories for electromagnetic compatibility tests. The generator constructed is designed to be used for research project of this purpose. The generator is used for facing with the problems estiamted to have during thedesign of EMP generator. Next step will be the design of an antenna system that will be connected to the output of EMP generator. XI
Benzer Tezler
- Corona ring design and parameter optimization for 380 kV V-insulator strings used in Turkish national power transmission system
Türkiye ulusal elektrik iletim sisteminde kullanılan 380 kV V-askı izolatörleri için korona halkası tasarımı ve parametre optimizasyonu
SUAT İLHAN
Doktora
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDOĞAN ÖZDEMİR
- Yıldırım boşalmaları ve etkinlik bölgelerinin incelenmesi
Investigation of lightning discharges and their effective ranges
ŞULE EMRE
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. MUZAFFER ÖZKAYA
- Transformatör arızalarının geçici rejim ve sinyal izleme teknikleri ile tahmini
Prediction of transformer faults using transients signal analysis
TURGUT KÖMÜRKARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Enerjiİnönü ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SALİH MAMİŞ
- Bir yüksek gerilim laboratuvarının ölçüm belirsizliğinin belirlenmesi
Determination of the measurement uncertainty of a high voltage laboratory
MUSTAFA ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÖZCAN KALENDERLİ
- Alternatif ve darbe yüksek gerilimleri ile yaşlandırılmış orta gerilim yeraltı kablolarının performans analizi
Performance analysis of medium voltage underground cables aged with alternating and impulse high voltages
CİHAT ÇAĞDAŞ UYDUR
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OKTAY ARIKAN