Jeomanyetik olarak indüklenen akımların bulunduğusistemler için optimal transformatör tasarımı
Optimal transformer design for systems withgeomagneti̇cally induced currents
- Tez No: 788446
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT ERHAN BALCI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Balıkesir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Bu tez çalışmasında ilk olarak, doğru akım (DA) uyartım koşullarının tek fazlı kabuk tipi ve üç faz beş bacaklı çekirdek tipi güç transformatörleri üzerindeki etkilerini zaman verimli ve hassas bir şekilde analiz etmek için relüktans tabanlı modeller geliştirilmiştir. Geliştirilen modellerde literatürdeki diğer relüktans tabanlı transformatör modellerinden farklı olarak sargı kayıplarının frekansa bağımlılığı dikkate alınmıştır. İkinci olarak, sonlu elemanlar yöntemi analizi ile elde edilen sonuçlar referans alınarak, saf sinüzoidal ve DA uyartımlı gerilimler için modeller doğrulanmıştır. Daha sonra, DA uyartımın dikkate alınan transformatör tipleri üzerindeki etkileri geliştirilen modeller ile analiz edilmiştir. Bu analizlerden, DA uyartımın transformatörlerde doymaya yol açabileceği ve bu doymaya bağlı olarak transformatör kayıplarının, reaktif güç talebinin ve uyartım akımı harmonik bozulmasının önemli derece artabileceği görülmüştür. Bununla birlikte, DA uyartımlı gerilimler altında transformatörlerin, anma primer akım etkin değeri, anma toplam kaybı ve anma primer sargı kaybı sınırlamalarına göre yeniden boyutlandırılması için üç farklı azami yüklenme oranı (AYO) belirleme yaklaşımı önerilmiştir. Bu üç yaklaşımın karşılaştırmalı analizlerinden, anma primer sargı kaybı tabanlı yaklaşımın, DA uyartım koşulları altında transformatörlerin güvenli çalışması için diğer iki yaklaşıma kıyasla daha emniyetli olduğu sonucuna varılmıştır. Son olarak, DA uyartımlı şebeke gerilimi koşullarında, AYO'nun maksimizasyonu için (i) manyetik çekirdek malzemesi seçimi ve (ii) bacakların enine kesit alanı tasarım parametreleri dikkate alınmıştır. Bu optimizasyon analizlerinden, DA'ya bağlı doyma şartları mevcut ise düşük manyetik geçirgenlikli nüveli transformatörlerin daha yüksek AYO'ya sahip olduğu, ancak DA uyartıma bağlı doyma mevcut değil ise durumun tam tersi olduğu görülmüştür. Ayrıca, yüksek manyetik geçirgenlikli nüve malzemesine sahip transformatörlerin, düşük manyetik geçirgenlikli nüve malzemesine sahip transformatörlere kıyasla, DA uyartıma bağlı doyumdan kurtulmak için daha fazla kesit alanı artışına ihtiyaç duyduğu sonucuna ulaşılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Transformatör, maksimum yük oranı, DC öngerilim, jeomanyetik olarak indüklenen akım (GIC), elektromanyetik devre modeli, relüktans tabanlı model. Bilim Kod / Kodları :90513, 905414, 90515
Özet (Çeviri)
In this thesis, firstly, reluctance-based models are developed to analyze the effects of direct current (DC) excitation conditions on single-phase shell type and three-phase five-legged core type power transformers as a time-efficient and precise manner. In the developed models, unlike other reluctance-based transformer models in the literature, the frequencydependent nature of the winding losses has been taken into consideration. Secondly, the models for pure sinusoidal and DC excited voltages are validated by reference to the results obtained from the finite element method analysis. Then, the effects of DC excitation on the transformer types under consideration are analyzed with the developed models. From these analyzes, it has been seen that DC excitation can cause saturation in transformers and depending on this saturation; losses, reactive power demand and harmonic distortion of excitation current of transformer may increase significantly. In addition, three different maximum loading ratio (MLR) determination approaches are proposed for resizing transformers under DC excited voltages according to the rated primary current effective value, rated total loss and rated primary winding loss limitations. From the comparative analysis of these three approaches, it is concluded that the rated primary winding loss-based approach is safer than the other two approaches for the safe operation of transformers under DC excitation conditions. Finally, under DC excited mains voltage conditions, two design parameters are considered for the maximization of MLR, which are (i) the choice of magnetic core material and (i) the cross-sectional area of the legs. From these optimization analyzes, it has been seen that low magnetic permeability core transformers have higher MLR if direct current saturation conditions are present, but the opposite is the case when there is no saturation under DC excitation. On the other hand, it has been concluded that transformers with high permeability core material need more cross-sectional area increase to get rid of saturation due to DC excitation, compared to transformers with low permeability core material. KEYWORDS: Transformer, maximum load ratio, DC bias, geomagnetically induced current (GIC), electromagnetic circuit model, reluctance based model. Science Code / Codes : 90513, 90514, 90515
Benzer Tezler
- Doğru akım uyartımın güç transformatörlerine etkilerinin analizi
Analysis of the effects of direct current excitation on power transformers
TURAL ULFANOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ERHAN BALCI
- Statistical investigation of magnetosphere-ionosphere-ground interaction over mid-latitudes during geomagnetic storms
Jeomanyetik fırtınalar sırasında orta enlemlerdeki manyetosfer-iyonosfer-yer etkileşiminin istatistiksel olarak incelenmesi
EZGİ GÜLAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEREFŞAN KAYMAZ
- Şiddetli jeomanyetik fırtınalar sırasında Türkiye iyonküresindeki değişimlerin tusaga-aktif istasyonları kullanılarak araştırılması
Investigation of variations in Turkey ionosphere during severe geomagnetic storms by using tusaga-active stations
MEHMET GÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuş Alparslan ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAMAZAN ATICI
- Orta enlem elektron yoğunluğu çukurunun iyonosferik kritik frekanslarındaki izinin incelenmesi
Investigation of mid-latitude electron density trough diptrace at ionospheric critical frequencies
SEMA KESMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. İBRAHİM ÜNAL
PROF. DR. YURDANUR TULUNAY
- A study on upper atmospheric joule heating using observations and coupled models and a space weather consequence: Geomagnetically induced currents
Yukarı atmosfer joule ısınmasının gözlem ve uzay havası modelleri kullanarak kapsamlı incelenmesi ve bir uzay havası uygulaması: Jeomanyetik akımlar
EMİNE CEREN EYİGÜLER
Doktora
İngilizce
2018
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEREFŞAN KAYMAZ