Süper iletken manyetik yatakların analizi ve modellenmesi
Analysis and modeling of superconducting magnetic bearings
- Tez No: 202990
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELİM SİVRİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Energy, Physics and Physics Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Süperiletken manyetik yataklar, donmuş görüntü modeli, manyetik levitasyon, süperiletkenliğin özellikleri, Superconducting magnetic bearings, frozen image model, magnetic levitation, properties of superconductivity
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Süperiletkenler, direnç kaybetmeksizin elektriği ileten malzemelerdir. Ayrıca süperiletkenler, içerisinden manyetik alanı dışlama eğiliminde oldukları için mıknatısları levite edebilirler. Bu çalışmada mühendislik uygulamalarında kullanılan iki tür süperiletken manyetik yatak, donmuş görüntü yaklaşımı kullanılarak analiz edilmiş ve modellenmiştir. Süperiletkenlik uygulamaları arasında en geniş kullanım alanlarından biri, süperiletken manyetik yataklardır. Bu yataklar, aktif kontrol gerektirmedikleri ve çok düşük sürtünmeye sahip oldukları için volanlar gibi hemen hemen bütün makinelerde kullanılabilirler. Birinci bölümde süperiletkenliğin genel bir tanımı ve düşük sıcaklıkta elektriği taşırken neden direnç göstermediği kısaca açıklanmıştır. Manyetik yatakların uygulamadaki avantaj ve dezavantajlarına değinilmiştir. İkinci bölümde süperiletkenlik teorisinin ve buna bağlı süperiletkenlik uygulamalarının tarihsel gelişimi anlatılmıştır. Üçüncü bölümde süperiletkenler sınıflandırılmış ve I. ve II. Tür bazı süperiletkenler ve özellikleri verilmiştir. Dördüncü bölümde mühendislik uygulamaları için önemli olan süperiletkenliğin bazı temel özellikleri genel olarak açıklanmıştır. Manyetik alan içinde veya manyetik alansız soğutulduğunda yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin (YSS) diyamanyetik davranış özellikleri ve farkları beşinci bölümde irdelenmiştir. v Süperiletken manyetik yataklar altıncı bölümde anlatılmıştır. Eksenel ve radyal manyetik yataklar ve daha stabil hibrit yataklar üzerinde durulmuştur. Bu bölümde levitasyon kuvveti, levitasyon kuvvetini etkileyen faktörler, mükemmel iletken ve mükemmel diyamanyetik, histerisiz ve kuvvet azalması gibi süperiletkenlik alanında sıkça kullanılan kavramlar anlatılmıştır. Süperiletken levitasyon sistemlerini uygulamadan önce modellemek gereklidir. Yedinci bölümde süperiletken manyetik levitasyon sistemlerini modellemek için kullanılan kritik durum ve donmuş görüntü kavramları sunulmuştur. Sekizinci bölümde iki tür süperiletken manyetik yatak, donmuş görüntü kavramına göre modellenmiştir. Bu yataklardan biri, bir Yüksek Sıcaklık Süperiletken (YSS) üzerinde levite edilen Kalıcı Mıknatıstan (KM) oluşturulan bir sistemin modelidir. Diğer yatak ise silindir halka şeklindeki YSS ve bir KM arasındaki etkileşim modelinden oluşturulmuştur. Halka YSS içerisindeki KM'nin levitasyon konfigürasyonu birçok makine sisteminde bulunan radyal tip yatağa benzemektedir. KM-YSS yatağın dinamik davranışı, levitasyonun katılığına bağlıdır. Amaçlanan bu konfigürasyon için donmuş görüntü kavramından elde edilen manyetik potansiyel ile katılık hesaplanmıştır. Açısal ve öteleme hareketleri için katılık değişimleri analiz edilmiştir. Dokuzuncu bölümde bir önceki bölümde elde edilen potansiyel enerjilerden Lagrange fonksiyonu kullanılarak yatay, dikey, meyil, yalpalama ve dönme açıları için hareket denklemleri çıkartılmıştır. Onuncu ve son bölümde bu araştırmaların sonuçları ve bu konuda çalışmak isteyen kişiler için öneriler verilmiştir.
Özet (Çeviri)
Superconductors are materials that conduct the electricity without resistance. Superconductors can also levitate magnets to tend to exclude magnetic fields from their interiors. In this study, two types of superconducting magnetic bearings used in engineering applications are analyzed and modeled using frozen image concept. One of the widest using fields among superconductivity applications is superconducting magnetic bearings. These bearings can be used in nearly all machines such as flywheels not to need active magnetic control and to have extremely low friction. In first section, a general description of superconductivity and why superconductors carry electricity without resistance at low temperatures are briefly explained. Advantages and disadvantages of superconducting magnetic bearings in applications are mentioned. In second section, historical developments of theory of superconductivity and progress of applications of superconductivity depending upon these developments are told. In third section, superconductors are categorized and some of type I and II superconductors and their properties are given. In fourth section, some of main characteristics of superconductors, so important for engineering applications, are generally expressed. Diamagnetic behavior properties and difference of high temperature superconductors (HTSs) are investigated when they are cooled in a magnetic field vii (Field Cooling - FC) or without any magnetic field (Zero Field Cooling - ZFC) in fifth section. Superconducting magnetic bearings are described in sixth section. Axial and radial magnetic bearings and the more stable hybrid bearings are dwelled on. Concepts frequently used in superconductivity fields such as levitation force, factors influencing levitation force, perfect conductor and perfect diamagnet, hysteresis, and force creep are depicted in this section. It is necessary that superconducting levitation systems are modeled before putting into practice. In seventh section, critical state model and frozen image concepts using to model magnetic levitation systems are represented. In eighth section, two types of superconducting magnetic bearings are analyzed and modeled using frozen image concept. One of these bearing is a model of system consisting of a Permanent Magnet (PM) levitated over a HTS. The other is formed from a model of the interaction between a ring shaped HTS and a PM. The levitation configuration of a ring permanent magnet inside a ring HTS resembles the radial type bearings found in many machine systems. The dynamical behaviour of the PM?HTS bearing mostly depends on the stiffness of the levitation. For the proposed PM?HTS configuration, the stiffness is computed on the basis of a magnetic potential obtained with a frozen image concept. The variation of the stiffness is analyzed for angular and translational movements. In ninth section, equations of motion for lateral, vertical, tilt, precision, and rotating angles are extracted from potential energies obtained in the previous section using Lagrange function. In tenth and last section, the result of these researches and the advices for those who want to study on this topic are given.
Benzer Tezler
- Enerji depolamada kullanılan süperiletken manyetik yatakların sonlu elemanlar yöntemi ile elektromanyetik analizi
Used i̇n energy storage superconducting magnetic bearing analysis of finite elements method
NURETTİN ÖMÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA OKUTAN
- Çeşitli magnezyum ve bor kaynaklarından farklı yöntemler ile yapay magnezyum borat üretimi ve üretim parametrelerinin incelenmesi
Synthetic production of magnesium borates from different magnesium and boron sources by various methods and the investigation of their production parameters
AZMİ SEYHUN KIPÇAK
Doktora
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SABRİYE PİŞKİN
- Süperiletken manyetik yataklı volan sisteminin modellenmesi ve deneysel çalışması
Modelling and experimental study of superconducting magnetic bearing flywheel system
BAYRAM MEMİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELİM SİVRİOĞLU
- Energy storage technologies and their contribution to damping of low-frequency oscillations within the context of renewable energy sources
Enerji depolama teknolojileri yenilenebilir enerji kaynakları bağlamında düşük-frekanslı salınımların sönümlendirmesinde katkıları
HASAN A. M. ABUMETEIR
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET METE VURAL
- Kaolen cevherinden metallerin liç yöntemi ile uzaklaştırılması
Removal of metals from kaolen ores by using leaching method
SELÇUK ÇİFTLİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Maden Mühendisliği ve MadencilikSüleyman Demirel ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATA UTKU AKÇIL