Güç transformatörünün tank duvarındaki manyetik şöntlerin optimum konum ve boyutunun belirlenmesi
Determination of the optimum position and size of the magnetic shunts in the tank wall of the power transformer
- Tez No: 935148
- Danışmanlar: PROF. DR. BİLAL GÜMÜŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dicle Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 170
Özet
Güç transformatörlerinin tank duvarlarında kaçak akılar nedeniyle meydana gelen kayıpları azaltmanın etkili yöntemi manyetik şöntlerin kullanılmasıdır. Manyetik şöntler kaçak akıları kendisine doğru yönlendirerek tanka ulaşmasını engeller. Transformatör üreticileri tank kaybını azaltmak için tank duvarlarının iç yüzeyinde yaygın olarak dikey manyetik şöntler kullanmaktadır. Bu tez çalışmasında bir güç transformatöründe optimum yatay şönt kullanımı araştırılmıştır. Bu amaçla öncelikle, transformatör üreticisi tarafından tank duvarında optimize edilmiş dikey manyetik şöntler kullanılarak imal edilen 50 MVA gücündeki bir güç transformatörü tam yükte 100 ms süresince analiz edilmiştir. Analiz sonucunda elde edilen tank kayıp değerleri deneysel sonuçlar ile doğrulanarak modelin geçerliliği kanıtlanmıştır. Transformatör tankının sadece uzun ön duvarında ve sadece kısa yan duvarında dikey manyetik şöntler mevcutken 2 milisaniye süresince analiz edilerek tank kayıp örnekleri alınmıştır. Dikey manyetik şöntlü transformatörün tank kayıp örnekleri referans alınarak tankın sadece kısa yan duvarında ve sadece uzun ön duvarında yatay manyetik şöntler kullanılarak sonlu elemanlar yöntemine dayalı 2 milisaniyelik parametrik analizler gerçekleştirilmiştir. Parametrik analizler sonucunda uygun konumlu ve boyutta yatay manyetik şöntlü tank modeli elde edilmiştir. Optimum konumu ve boyutu bulunan yatay manyetik şöntlü tank modellenerek transformatör tam yükte 100 milisaniye süresince analiz edilerek transformatör üreticisinin imal etmiş olduğu dikey manyetik şöntlü transformatörün deneysel ve simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, yatay manyetik şönt hacminde, dikey manyetik şönt hacmine göre %25,83 tasarruf sağlanmıştır. Yatay manyetik şöntlerde maksimum manyetik akı yoğunluğunun ve yatay manyetik şöntlü transformatör tankında maksimum akım yoğunluğunun daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Transformatör tam yükte çalışırken üç faz-toprak kısa devre olayında manyetik şöntlerin tank ve nüve üzerindeki etkileri incelenmiştir. Üç faz-toprak kısa devre olayında tank duvarında manyetik şönt olmadığı, dikey manyetik şönt olduğu ve optimum yerleşimle elde edilen yatay manyetik şönt olduğu durumlar için ayrı ayrı incelenmiştir. Üç faz-toprak kısa devre olayında en yüksek kaybın manyetik şöntsüz tankta, en düşük kaybın dikey manyetik şöntlü tankta meydana geldiği tespit edilmiştir. Üç faz-toprak kısa devre olayında yatay manyetik şöntlü transformatör tankındaki maksimum akım yoğunluğu, dikey manyetik şöntlü transformatör tankındakinden daha düşük olduğu belirlenmiştir. Tankta en yüksek akım yoğunluğu tank duvarında manyetik şönt olmayan transformatörde gerçekleşmiştir. Üç faz-toprak kısa devre olayında manyetik şöntlerin nüve kaybı üzerinde etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Bir faz-toprak, iki faz-toprak ve üç faz-toprak kısa devre olaylarının transformatör tank kaybı ve nüve kaybı üzerindeki etkileri de incelenmiştir. En yüksek tank kaybı, en düşük nüve kaybı ve tankta maksimum akım yoğunluğu üç faz-toprak kısa devre olayında meydana gelmiştir.
Özet (Çeviri)
An effective method of reducing losses due to stray fluxes in the tank walls of power transformers is the use of magnetic shunts. Magnetic shunts direct stray fluxes towards themselves and prevent them from reaching the tank. Transformer manufacturers commonly use vertical magnetic shunts on the inner surface of tank walls to reduce tank loss. In this thesis, the optimum use of horizontal shunt in a power transformer was investigated. For this purpose, firstly, a 50 MVA power transformer manufactured by the transformer manufacturer using optimized vertical magnetic shunts on the tank wall was analyzed for 100 ms at full load. The tank loss values obtained as a result of the analysis were verified with experimental results and the validity of the model was proven. Tank loss samples were taken by analyzing for 2 milliseconds when vertical magnetic shunts were present only on the long front wall and only on the short side wall of the transformer tank. Based on the tank loss samples of the transformer with vertical magnetic shunts, parametric analyses based on the finite element method were performed for 2 milliseconds using horizontal magnetic shunts only on the short side wall and only on the long front wall of the tank. As a result of the parametric analyses, a tank model with horizontal magnetic shunts with suitable location and size was obtained. The optimum position and size of the horizontal magnetic shunt tank was modeled and the transformer was analyzed at full load for 100 milliseconds and compared with the experimental and simulation results of the vertical magnetic shunt transformer manufactured by the transformer manufacturer. According to the results obtained, a saving of 25.83% is achieved in the horizontal magnetic shunt volume compared to the vertical magnetic shunt volume. It has been found that the maximum magnetic flux density in horizontal magnetic shunts and the maximum current density in the transformer tank with horizontal magnetic shunt are lower than the vertical. The effects of magnetic shunts on the tank and core in the event of a three-phase-to-ground short circuit while the transformer is operating at full load were investigated. In the three phase-ground short circuit event, the cases where there is no magnetic shunt on the tank wall, where there is a vertical magnetic shunt and where there is a horizontal magnetic shunt obtained with optimum placement are examined separately. It has been determined that in a three phase-to-ground short circuit event, the highest loss occurs in the tank without a magnetic shunt, and the lowest loss occurs in the tank with a vertical magnetic shunt. It was determined that the maximum current density in the horizontal magnetic shunt transformer tank in the three phase-to-ground short circuit event was lower than that in the vertical magnetic shunt transformer tank. The highest current density in the tank occurred in the transformer without a magnetic shunt on the tank wall. The effects of one phase-to-ground, two phase-to-ground and three phase-to-ground short circuit events on the transformer tank loss and core loss are also investigated. The highest tank loss, lowest core loss and maximum current density on the tank occurred in the three phase-to-ground short circuit events.
Benzer Tezler
- Transformatörlerde kaçak akı kayıplarının incelenmesi ve şönt eleman ekranlaması ile kayıpların azaltılması analizi
Investigation of stray losses on transformer and analysis of tank losses reduction with shunt elements
AYÇA AGIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜVEN KÖMÜRGÖZ KIRIŞ
- Design and implementation of LLC resonant converter and high frequency transformer
LLC rezonans çeviricisi ile yüksek frekans transformatörünün tasarımı ve gerçeklenmesi
NUR ELİF TOPUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜVEN KÖMÜRGÖZ KIRIŞ
- Yüksek gerilim model transformatöründe frekansa bağlı kayıp katsayısının yalıtkanlık analizi
Insulation analysis of frequency-dependent dissipation factor in high voltage model transformer
ONUR KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRAN EMEL ÖNAL
- Raylı ulaşım sistemlerinde tahrik amaçlı katı hal transformatörü kullanımı
The use of solid state transformer for traction in railway systems
UĞUR EMRE DOĞRU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiRaylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN KALENDERLİ
PROF. DR. MUSTAFA BAĞRIYANIK
DR. ÖĞR. ÜYESİ OKTAY ARIKAN
- HV HIPOT design for dielectric strength testing
Dielektrik dayanım testi için HV HIPOT tasarımı
KHURSHEDJON KHUJAMOV
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN KIVRAK