Süperiletken manyetik taşıyıcıların statik ve dinamik analizi
Static and dynamic analysis of the superconducting magnetic bearings
Yazar: BETÜL ATEŞ ÇAM
Danışman: DOÇ. DR. AHMET CANSIZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Süperiletkenlik kavramı yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin keşfiyle yeni bir boyut kazanmıştır. Yüksek sıcaklık süperiletkeni ve daimi mıknatıs arasındaki etkileşim ise pek çok uygulamayı da beraberinde getirmiştir. Bu uygulamaların en önemlisi yüksek sıcaklık süperiletkenlerin denge elemanı olarak kullanıldığı uygulamalardır.Bu çalışmada yüksek sıcaklık süperiletken ve daimi mıknatıstan oluşan sistem için ?Donmuş görüntü modeli? benimsenmiş ve modele göre statik ve dinamik analiz yapılmıştır. Ayrıca sisteme ait fiziksel kavramları oluşturan statik olarak kuvvet dinamik olarak da titreşim frekansları açıklanmıştır. Statik analizde dipol ve Amper akımları yaklaşımı ile kuvvet fonksiyonları elde edilerek sistem değişkenlerinin sisteme etkisi araştırılmıştır. Dinamik analizde ise süperiletken ve daimi mıknatıs sisteminin manyetik ve yer çekimi potansiyelinden ve kinetik enerjisinden türeyen Lagrange hareket denklemlerinin çözümü elde edilmiştir. Denklemlerin ilk etapta çözümü Runge-Kutta metoduyla yapılmıştır ve beklenen sonuçlar elde edilmiştir. Hareket denklemlerinin yer değiştirmelere göre ne derece duyarlı olduğunu tespit etmek için iki metot belirlenmiştir. Birinci metotta Taylor serisine açarak küçük yer değiştirmelerin analizi yapılmıştır. İkinci metotta ise ?Boyutsuzlaştırma? yöntemi uygulanmış, elde edilen sonuçların doğruluğu ispatlanmaya çalışılmıştır. Boyutsuzlaştırmanın hangi değişkenleri içermesi gerektiği konusunda bilgi edinilmiştir.Bu tezle birlikte donmuş görüntü modeli ile açıklanan daimi mıknatıs ve süperiletken sistemi için tamamlanmış statik ve dinamik analiz vasıtasıyla hem bu tür sistemle çalışan uygulamaların hem de bundan sonraki çalışmalara kaynak oluşturabilecek gerekli bilgilerin elde edilmesi sağlanmıştır.

Abstract:
Superconductivity concept gained a new perspective after the high temperature superconductors have been discovered. The interaction between the high temperature superconductor and the permanent magnets brought many potential applications to the scientific agenda. One of the most important applications is that the superconductors used for stability element in superconducting bearings.In this thesis, for the interaction of the high temperature superconductor and permanent magnet system, the frozen image model was chosen and the static and dynamic analysis was performed in terms of this model. In addition, the physical parameters of the system such as the force for static case and the vibration properties for the dynamic case were explained. In the static analysis, by using both dipole and Amperian Current approaches the force functions were obtained and their results were inspected in terms of both qualitatively and quantitatively. In the dynamic analysis, the magnetic interaction potential, gravitational potential and the kinetic energy functions used to obtain the Lagrangian of the system. From the Lagrange of the system the equations of motion were determined. First, the equations of the motion solved in terms of Runge-Kutta method and the expected results obtained. In order to inspect the sensitivity of the equations of the motion in terms of the small displacements the two methods were determined. In the first method, by using the small displacements around the equilibrium positions the Taylor expansion method was used to analyze the system. In the second method, the non-dimensionalization was applied to the equations of the motion and the dependence on the initial conditions was analyzed.With this thesis, with the frozen image model which is used to explain the superconductor and the permanent magnet system not only a complete static and dynamic analysis was completed but also necessary information which can be a reference for future studies were obtained.