Çıkık kutuplu senkron generatörün geometrik optimizasyona dayalı performans iyileştirmesi
Geometric optimization-based performance improvement of a salient pole synchronous generator
- Tez No: 958171
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEMİL OCAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 154
Özet
Bu çalışmada, 600 kVA gücünde çıkık kutuplu senkron generatör, verim, Toplam Harmonik Bozulma (THD) ve akı yoğunlukları gibi kritik performans çıktılarının iyileştirilmesi adına dört farklı q değeri için analitik olarak tasarlanmış ve Ansys Maxwell yazılımı ile modellenerek elektromanyetik Sonlu Eleman Analizleri (SEA) gerçekleştirilmiştir. Kutup ve faz başına stator oluk sayısı (q) değeri tasarımın kritik parametrelerinden biri olup, farklı q değerlerinde başlangıç tasarımlarının elde edilmesi neticesinde generatörlerin rotor kutup ve stator oluk geometrileri değişken olarak tanımlanmıştır. Belirlenen amaç fonksiyonu doğrultusunda, rotor ve stator geometrisi Çok Amaçlı Genetik Algoritma (ÇAGA) yöntemiyle optimize edilmiş ve performansları karşılaştırılmıştır. Optimizasyon sonucunda, q = 3 olarak belirlenen senkron generatör için verimlilik artırılmış, tam yük altında hat gerilimi THD değeri %10,38'den %4,47'e düşürülmüş, toplam kayıplar %12,4 oranında azaltılmış ve vuruntu torku %45,7 oranında iyileştirilmiştir. q = 4 olarak tasarlanan generatör veriminde yine verim artışı elde edilirken, THD değeri %10,85'den %3,89'a düşürülmüş, kayıplar %16 oranında azaltılmış ve vuruntu torku %8,64 oranında iyileştirilmiştir. q = 5 olarak tasarlanan senkron generatörün ise optimizasyon sonrası THD değeri %8,69'dan %3,54'ye düşürülmüş, toplam kayıpları %12,98 oranında azaltılmış ve vuruntu torku %41,8 oranında iyileştirilmiştir. Son olarak q = 6 olarak elde edilen tasarımda ise THD değeri %7,36'dan %3,26'ya düşürülmüş, toplam kayıplar %13,47 oranında azaltılmış ve vuruntu torku %25,6 oranında iyileştirilmiştir. Farklı q değerleri için stator akı yoğunluğu, rotor kutup akı yoğunluğu, stator boyunduruk akı yoğunluğu ve oluk doluluk oranı gibi kritik tasarım parametreleri amaç fonksiyonu ile hedeflenen değerleri sağlayacak biçimde elde edilmiştir. Çalışma ile ayrıca, çıkık kutuplu senkron generatör tasarımında farklı q değerinde optimize edilen generatörlerin performansları karşılaştırılarak, q değerinin rotor ve stator değişkenlerine bağlı olarak optimal seçimi gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, a 600 kVA salient pole synchronous generator was analytically designed for four different q values, aiming to improve critical performance outputs such as efficiency, Total Harmonic Distortion (THD), and flux densities. Electromagnetic Finite Element Analyses (FEA) were carried out using Ansys Maxwell software. The number of stator slots per pole per phase (q) is one of the critical parameters of the design. As a result of obtaining initial designs at different q values, the rotor pole and stator slot geometries of the generators have been defined as variables. In line with the defined objective function, the rotor and stator geometries were optimized using the Multi-Objective Genetic Algorithm (MOGA) method, and their performances were compared. As a result of the optimization, for the synchronous generator with q = 3, the efficiency was increased, the line voltage THD under full load was reduced from 10.38% to 4.47%, total losses were decreased by 12.4%, and the cogging torque was improved by 45.7%. For the generator designed with q = 4, an increase in efficiency was again achieved, the THD value was reduced from 10.85% to 3.89%, total losses were decreased by 16%, and the cogging torque was improved by 8.64%. For the synchronous generator designed with q = 5, after optimization, the THD value was reduced from 8.69% to 3.54%, total losses were decreased by 12.98%, and cogging torque was improved by 41.8%. Finally, in the design obtained with q = 6, the THD value was reduced from 7.36% to 3.26%, total losses were decreased by 13.47%, and cogging torque was improved by 25.6%. For different q values, critical design parameters such as stator flux density, rotor pole flux density, stator yoke flux density, and slot fill factor were obtained in a way that meets the target values defined by the objective function. In this study, the performances of salient pole synchronous generators optimized at different q values were also compared, and the optimal selection of the q value was achieved based on rotor and stator variables.
Benzer Tezler
- Çıkık kutuplu senkron generatörün sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi
Analysis of salient pole synchronous generator by finite element method
AHMET KEMAL GEYİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMunzur ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEKİ OMAÇ
- Çıkık kutuplu senkron generatörlerde uyarma alanları ve alan harmoniklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
LALE TÜKENMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. NURDAN GÜZELBEYOĞLU
- Development of salient-pole synchronous machines by using fractional slot concentrated winding technique & additional permanent magnets
Çıkık kutupku senkron makinaların kesirli oluklu konsantre sargı tekniği ve ilave kalıcı mıknatıslar kullanılarak geliştirilmesi
TAYFUN GÜNDOĞDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜVEN KÖMÜRGÖZ
- 1 MW gücündeki sabit mıknatıslı senkron generatörün tasarımı ve analizi
Design and analysis of 1 MW permanent magnet synchronous generator
FURKAN KESKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET KUBİLAY EKER
- Senkron generatörün akı dağılımının FLDII programı ile incelenmesi
Examination of synchronous generator flux leakage by using the program FLDII
YEŞİM ŞİRELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. NURDAN GÜZELBEYOĞLU