Improvements for current measurements with rogowski coil and development of calibration system for non-conventional sensors
Rogowski bobini kullanılarak gerçekleştirilen akım ölçümlerinin iyileştirilmesi ve geleneksel olmayan akım sensörleri için kalibrasyon sistemlerinin geliştirilmesi
- Tez No: 632878
- Danışmanlar: PROF. DR. CANBOLAT UÇAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Geleneksel olmayan akım sensörleri olarak bilinen Rogowski bobinleri (RC) yaygın olarak AC akım büyüklüklerini ölçmekte kullanılmasının yanı sıra yüksek gerilim uygulamaları için de tercih edilmektedir. Buna karşın, dış manyetik alanların yarattığı olumsuz etkiler ve primer iletken konumlarına olan duyarlılık RC'lerin zayıf noktalarıdır. Bu etkileri azaltmak için RC'lere manyetik ekranlar uygulanmaktadır. Literatürdeki mevcut durumda, dikey yöndeki dış manyetik alanlar altında, manyetik ekranın kritik parametrelerinden biri olan manyetik ekran etkinliğinin hesaplanması için kullanılan manyetik devre çözümlerinde manyetik ekranın dikdörtgen bir kabuk yapısına sahip olduğunu varsayılmakta ve bu da parametrik analizde hatalara sebep olmaktadır. Bu sebeple, tezin ilk bölümünde RC'lerde manyetik ekran etkinliğini araştırmak için, manyetik ekranın toroidal ve silindirik yapısının göz önünde bulundurulduğu geliştirilmiş manyetik devre modeli üzerine çalışılmıştır. Bu manyetik devre modeli sonlu elemanlar yönteminin esas alındığı simülasyon çalışmaları ile çok çeşitli tasarım parametreleri için doğrulanmıştır. İçi boş silindirik ve toroidal yapıya sahip manyetik ekranların geliştirilen manyetik devre modelleri ile hesaplanan manyetik ekran etkinliklerinin, manyetik ekran kalınlığı ve manyetik ekran ile RC arasındaki mesafenin 5 mm ile 30 mm arasında değiştiği durumlarda, yüzde 27'den az bir hataya sahip olduğu görülmüştür. Buna ek olarak, bu manyetik devre modellerinin manyetik ekrandaki hava aralığının, ekranın manyetik geçirgenliğinin ve ekranın ana yarıçapının değiştirildiği durumlar için de doğrulaması yapılmıştır. Tez çalışmasının ikinci kısmında ise manyetik ekranlı RC tasarlanmış ve üretilmiştir. RC'nin geleneksel ölçüm köprüleri ile kalibrasyonu için, RC'nin çıkış seviyelerinin geleneksel seviyelere dönüştürücüler ile adapte edildiği özgün ölçüm sistemleri geliştirilmiştir. Ek olarak, piyasada ticari olarak mevcut ölçüm köprülerinin geleneksel olmayan analog girişlerinin kalibrasyonu için 10 µA/A ve 10 μrad belirsizliğe sahip yeni bir ölçüm düzeneği geliştirilmiştir. Manyetik ekranlı RC test edilmiş ve onun primer iletkenin konumuna ve yakındaki akım iletkenlere karşı bağımlılığının 10 µA/A altında olduğu bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Rogowski coils (RCs) known as non-conventional current sensors are widely used for measuring the magnitude of AC currents and well suited for high voltage applications. Nevertheless, the weak points of RC are the adverse effects produced by external varying magnetic fields and the sensitivity to the primary conductor positions. In order to reduce these effects, the magnetic shielding is applied to the RCs. Currently, in literature, magnetic circuit solutions for magnetic shielding effectiveness which is the critical parameter of magnetic shield assume a rectangular shell structure of shielding under vertical external magnetic fields, leading to inaccuracies in parametric analysis. Therefore, in the first part of the dissertation, improved magnetic circuit models are proposed by taking the hollow cylindrical and the toroidal structures of the shielding into consideration to investigate magnetic shielding effectiveness in RCs. The proposed models are verified by simulation studies based on the finite element method for a wide range of design parameters. It is shown that magnetic shielding effectiveness of magnetic circuit models for the hollow cylindrical and the hollow toroidal structures have no more than a 27 percent error when the shielding thicknesses and the shielding distances from non-magnetic former are varied from 5 mm to 30 mm. Moreover, the models are validated for the changes in air gaps, permeability of shielding materials, and the major radius of the non-magnetic former. In the second part of the dissertation, a magnetically shielded RC has been designed and implemented. And then, for the calibration of the RC with traditional measurement bridges, unique measuring systems are developed by adapting RC's output level to traditional levels with transducers. In addition, the novel measurement setup is developed for calibrating the analogue non-conventional input of commercially available measuring bridge with the uncertainty of 10 µA/A and 10 μrad. The magnetically shielded RC is tested and its immunity to the primary conductor position, and pick-up from nearby current conductors is found to be less than 10 µA/A.
Benzer Tezler
- The reflectance of human skin in the extended infrared region using a Fabry-Perot based spectral measurement technique
Fabry-Perot tabanlı spektral ölçüm tekniği ile genişletilmiş kızılötesi bölgedeki insan ciltinin yansıması
MERVE KILIÇ DİNÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyofizikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALTAN
- Online impedance measurement of batteries using cross-correlation technique
Çapraz-korelasyon tekniğini kullanarak çevrimiçi batarya empedansı ölçümü
TAHA NURETTİN GÜCİN
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT OVACIK
- Ürün tasarımında ses kalitesi yöntemi: Elektrikli süpürgeler üzerinde bir uygulama
Sound quality in the product design: An application on wet and dry type vacuum cleaners
M. ERCAN ALTINSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. TEMEL BELEK
- Veri zarflama analizi ile etkinlik ölçümü ve SERVQUAL modeli ile hizmet kalitesi değerlendirme: Bir kargo firmasında uygulama
Efficiency measurement with data envelopment analysis and service quality assessment with the SERVQUAL model: Application in a cargo company
BÜŞRA DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TALİP KELLEGÖZ
- Bakır giydirilmiş alüminyum iletkenli geçit izolatörü geliştirilmesi
Development of wall type bushings with copper extruded aluminum conductor
İLİM ERDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDOĞAN ÖZDEMİR