Üç fazlı sürekli mıknatıslı bir jeneratörde ısı transferinin sayısal ve deneysel olarak araştırılması
Numerical and experimental investigation of heat transfer in a generator with 3 phases permanent magnet
- Tez No: 642391
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA İLBAŞ, PROF. DR. EROL KURT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 131
Özet
Günümüzde elektriksiz bir hayat düşünülemeyeceği için, elektrik makinesiz bir hayat da düşünülemez. Enerji kaynaklarının her geçen gün azalması elektrik makinelerinin verimlerini daha da önemli bir hale getirmektedir. Bu çalışmada daha verimli sürekli mıknatıslı üç fazlı eksenel akılı yeni tip bir jeneratörün soğutulması amacıyla rotorlarından bir tanesi fan olarak tasarlanmıştır. Bu tasarım yapılırken HAD paket programı olan Ansys-Fluent programında benzetim modelleri oluşturulmuştur. Bu modellerde fan için kanat sayısı, kanat açısı ve açısal hızın, akış hızına etkileri incelenmiştir. Çünkü zorlanmış taşınımda akış hızı ne kadar yüksek olursa, soğutma da o kadar etkin olur. Yapılan benzetim sonuçları doğrultusunda en ideal kanat açısının 65 derece, en ideal kanat sayısının da 40 adet olduğu görülmüştür. Yapılan sayısal çalışmalarda kanat kalınlığı 2 mm olarak alınmış, fakat projeden rotor fana ayrılan maddi kaynak ve sanayiyle yapılan görüşmeler neticesinde kanat kalınlığı 5 mm'ye çıkarılmıştır. 2 mm ve 5 mm kanat kalınlığı için tekrar bir benzetim model çalışması yapılmış ve 2 mm'deki akış hızlarının daha yüksek olduğu görülmüştür. Daha sonra deneysel hız ölçümleri yapılmış ve bu ölçümlerle benzetim sonuçları karşılaştırılarak, sonuçların uyumlu çıktığı görülmüştür. Böylelikle benzetim çalışmasının da doğrulaması yapılmıştır. İkinci deneysel çalışma olarak ısıl çiftler yardımıyla jeneratör üzerinde 10 farklı noktadan sıcaklık ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen hız ve sıcaklık verileri kullanılarak küçük bobin üzerinde doğal ve zorlanmış taşınım yöntemleriyle ısı transferi miktarı zamana bağlı olarak hesaplanarak karşılaştırılmıştır. 300 rpm açısal hızda 960 saniyenin sonunda doğal taşınımla çevreye verilen en yüksek ısı miktarı 0,09 W iken, bu değer zorlanmış taşınımda 0,26 W olarak hesaplanmıştır. Bakıldığı zaman zorlanmış taşınımla çevreye verilen ısı miktarı zorlanmış taşınımla verilen ısının neredeyse 3 katı olmaktadır. Aynı şekilde 1000 rpm açısal hızda çevreye verilen ısı miktarı doğal taşınımda 0,43 W iken, zorlanmış taşınımda 0,99 W olarak hesaplanmıştır. Burada da zorlanmış taşınım değeri doğal taşınım değerinin 2 katından biraz fazladır. Yapılan duman deneyi sonucunda da jeneratörün üzerinin rotor fan tarafından hava girişini engellemeyecek bir koruma kabiniyle kapatılmasının soğutma verimini arttıracağı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Nowadays, the day without neither electricity nor electric machine can be thought. The efficiencies of electric machines grow in importance with decrease of energy sources as day pass. In this study, the one of rotors is designed as fan, because cooling of permanent magnet three phase axial flux new type is aimed. The blade angle, number of blades and angular velocity effects on fluid velocity were investigated with using CFD package program Ansys – Fluent, by reason of the higher fluid velocity is mean the better cooling. It was seen that the optimum blade angles are 65 degrees and the optimum number of blades is 40 in the direction of simulation results. The blade thickness is 2 mm in these simulations, but it was manufactured 5 mm as a result of meeting industry and project fund for rotor fan. The simulations with blade thickness are 2 mm and 5 mm were made again, and found of these simulation results are compared with them. The fluid velocity of 2 mm is higher than 5 mm thickness. Then, the fluid velocities were measured experimentally. Results of experimental and simulation were compared with each other and they were seen compatible. In this way, validation of simulation was made. In the second experimental study, the temperatures were measured on generator from 10 different locations with thermocouples. Quantitative of natural and forced convection depending on time was calculated to using temperature and fluid velocity data and they compared with one another. In the end of 960 seconds, while the highest natural convection with 300 rpm angular velocities is 0,09W, the highest forced convection with 300 rpm is 0,26 W were computed. When looked these results, the amount of heat given to the environment by forced convection is almost 3 times the heat given by forced convection. In the same way, at the 1000 rpm angular velocities, the amount of heat given to the environment by natural convection is 0,43 W and by forced convection is 0,99 W were calculated. When determining that results, it could be said that the forced convection is a little more than twice the natural convection at the 1000 rpm angular velocities. As a result of the smoke experiment, it has been observed that the covering of the generator with a protection cabinet that will not prevent air intake by the rotor fan will increase the cooling efficiency.
Benzer Tezler
- Eksenel akılı jeneratörlerin tasarımı ve uygulaması
Eksenel akili jeneratörlerin tasarimi ve uygulamasi
HALİL GÖR
Doktora
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL KURT
- Asimetrik sargı yapılı dokuz fazlı sürekli mıknatıslı bir senkron motorun modellenmesi ve kontrolü
Modelling and control of a nine phase asymmetric winding permanent magnet synchronous motor
ERSİN YOLAÇAN
Doktora
Türkçe
2020
Mekatronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN AYDIN
- Shaft transducerless vector control of the interior permanent magnet motor with speed and position estimation using high frequency signal injection and flux observer methods
Dahili sürekli mıknatıslı motorun yüksek frekanslı işaret uygulama ve akı gözlemleme yöntemleri kullanılarak hız ve konum kestirimli mil duyargasız vektör denetimi
ÖMER GÖKSU
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. AHMET M. HAVA
- Vektör kontrol yöntemi için deney düzeneği tasarımı, gerçeklemesi ve bu yöntemin üç fazlı elektrik motorlarında performans karşılaştırması
Design and implementation of experiment setup for vector control method and performance comparison of this method in three phase electric motors
MERTCAN ÖZDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. SIDDIK MURAT YEŞİLOĞLU
- Faz kaydırmalı çift yıldız sargılı üç fazlı eksenel akılı motor tasarımı ve katkıları
Phase shifted double star connection three phase axial flux motor design and contributions
TUBA KOCAER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASEMİN ÖNER