Çalışma frekansına ve geometrik yapıya bağlı olarak toroid çekirdeklerin manyetik özelliklerinin deneysel ve kuramsal incelenmesi
Investigation of experimental and theoretical magnetic properties of toroidal cores depending on magnetising frequency and geometric structure
- Tez No: 139946
- Danışmanlar: PROF. DR. NAİM DEREBAŞI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 192
Özet
ÖZET Toroid manyetik çekirdekler, sanayide kesintisiz güç kaynaklan, anahtarlamalı güç kaynaklan (SMPS), güç transfonnatörleri gibi elektrikli aletlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Toroid çekirdeklerin manyetik özellikleri güç kayıplannı doğrudan etkilemektedir. Aynca geometrik yapı, kullanılan manyetik maddenin kalınlığı ve cinsi gibi etkenlerin de güç kayıplannda önemli bir yeri vardır. Bu araştırmada, 12 farklı çalışma frekansında 0.27, 0.1 ve 0.08 mm şerit kalınlığındaki %3 SiFe elektrik çeliklerinden sanlmış farklı boyutlardaki toroid çekirdeklerin manyetik ölçümleri yapılarak çekirdeklerin manyetik çalışma verimleri incelenmiştir. Yapılan analizlerden, 0.27 mm şerit kalınlığına sahip toroidlerde, iç çapı küçük, iç çapı ile şerit genişliği aynı ve dış çapın iç çapa oranı küçük olan çekirdeklerde güç kayıpları fazladır. Yüksek frekanslarda demir kesiti büyük çekirdeklerde güç kayıplan daha az ve yaklaşık 250 Hz'e kadar 0.27 mm şerit kalınlığına sahip çekirdeklerin, 250 Hz' den sonra ise ince şeritli çekirdeklerin daha iyi manyetik özelliklere sahiptir. 0.27 mm şerit kalınlığındaki elektrik çeliğinden sanlmış çekirdeklerin güç kayıplannı hesaplamak için Bertotti modeline yüzey ve geometrik etkiler için ilave terimler içeren matematiksel bir ifade geliştirilmiştir. Bu matematiksel ifade 50 Hz-1 kHz çalışma frekansı ve 0.2 - 1.3 T manyetik indüksiyon aralığında deneysel verilerle oldukça uyumludur. Aynca toroid çekirdeklerin manyetik özelliklerini belirlemek için, çeşitli yapay sinir ağı modelleri geliştirilmiş ve yapay sinir ağlanmn toroid çekirdeklere başanyla uygulanabileceği gösterilmiştir. Yapay sinir ağlannda hassasiyet analizi yapılarak ağın giriş verileri ile çıkış verileri arasındaki ilişki bulunabilir. Hassasiyet analizi sonucu çıkış verisi olarak seçilen güç kaybı ile giriş verisi olarak seçilen iç çap, dış çap, şerit genişliği ve manyetik indüksiyon arasındaki ortalama değişimler hassasiyet fonksiyonu aracılığı ile elde edilmiş ve bu değişimler eğriler uydurularak güç kaybı için sadece geometrik özelliklere ve manyetik indüksiyona bağlı analitik bir denklem elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Toroidal magnetic cores have been commonly used in uninterrupted power supplies (UPS), switching mode power supplies (SMPS) and power transformers. Magnetic properties of toroidal cores directly influence the power loss of these electrical machines. Sort of material and its thickness, magnetic induction and magnetising frequency also play an important role in power losses. In this research, toroidal wound cores made from 3% SiFe 0.27 mm thick M4, 0.1 mm and 0.08 mm thin gauge magnetic strip with various geometrical sizes at 12 different induction frequencies have been magnetically measured and magnetic performance of the cores have been investigated. From the results of this investigation, the power losses increase on the toroidal cores which have an inner diameter less than 25 mm, strip width equal to inside diameter and the ratio of outer diameter to inner diameter is less than 1.6. The power losses of toroidal cores with high Fe effective area decrease with increasing frequency. Also the power loss is lower on the cores made from M4 materials than the cores made from thin gauge up to about 250 Hz and higher after 250 Hz. An analytical formula for the power loss of the cores made from M4 material has been improved and adds extra terms to the Bertotti equation coming from skin and geometrical effects. This equation has been verified and found to be good agreement with experimental data obtained in the frequency range from 50 to 1000 Hz and at the peak flux densities from 0.2 to 1.3 T. Furthermore, an artificial neural network model for prediction of magnetic performance of toroidal cores has been improved and successfully applied to toroidal cores. In this model a sensitivity analysis is carried out to find a relationship between the inputs and outputs of the network. From this analysis an analytical equation for the power loss as depending on input parameters has been obtained. The analytical equation obtained neural network also is comparable with experimental data and it can be used for prediction of magnetic properties of toroidal cores from geometrical dimensions without measurements.
Benzer Tezler
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- Görüntüleme dizileri için süperiletken mikroşerit yama anten tasarımı ve testi
Design and test of superconductor microstrip patch antenna for imaging arrays
ARAL ERTUĞ ZORKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ BOZBEY
- Aeroelastic analysis of variable-span morphing wing
Kanat açıklığı değiştirilebilen bir uçak kanadının aeroelastik analizi
DAMLA DURMUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- İnce cidarlı kompozit bir uçak kanadının dinamik davranışının çok amaçlı optimizasyonu
Multi-objective optimization of dynamic behavior of aircraft wings modeled as thin-walled composite beams
SEFA ÖKSÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEHER EKEN
DR. CEYHUN TOLA
- Investigation of acoustic and dynamic properties of weatherstrips used in vehicle doors
Havacılık ve otomotiv sektöründe kullanılan kapı sızdırmazlık elemanlarının akustik ve dinamik özelliklerinin incelenmesi
ORÇUN SAF
Doktora
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK EROL