Sinüsoidal olmayan gerilimlerde yönlendirilmemiş saclarda oluşan harmonik kayıpların belirlenmesi
Determination of harmonic power losses in non-oriented steel laminations for non-sinusoidal voltage waveforms
Yazar: MUSTAFA TURAN
Danışman: PROF. DR. AHMET FAİK MERGEN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrik makineleri = Electric machinery

Özet:
Bu çalışmada, yönlendirilmemiş makina saclarında sinüsoidal olmayan besleme
gerilimlerinde oluşan harmonik demir kayıpları ve bunların sinüsoidal olmayan
besleme geriliminin toplam harmonik distorsiyonu ile değişimi incelenmiştir.
İlk olarak makina sacları hakkında genel bir bilgi verildikten sonra, kayıp
hesaplarında yaygın olarak kullanılan klasik Foucault ve histerezis kayıp bağıntıları
verilmiştir. Yönlendirilmemiş saclar kullanılarak üretilmiş en basit makina olarak
bir transformatör ele alınmış ve sacı karakterize eden katsayılar deneyler ve eğri
uydurma teknikleri ile bulunmuştur.
Daha sonra, tezin asıl amacı olan sinüsoidal olmayan besleme gerilimlerinde
Foucault ve histerezis kayıpları, minör histerezis çevrimlerinin oluşturduğu
kayıpları da içerecek şekilde, hem besleme geriliminin toplam harmonik
distorsiyonu ve hem de manyetik akı yoğunluğunun toplam harmonik distorsiyonu
cinsinden elde edilmiştir. Elde edilen kayıp bileşenleri ile toplam demir kayıpları
teşkil edilmiştir.
Sinüsoidal olmayan besleme gerilimlerinde demir kayıplarının hesaplanması için
elde edilen bağıntıların doğruluğu, oluşturulan deney düzeneğinden alınan sonuçlar
ile karşılaştırılarak irdelenmiştir.
Yapılan karşılaştırmalı hata analizleri sonucunda, sinüsoidal olmayan besleme
gerilimlerinde klasik bağıntılar ile yapılan hesaplamalarda hata %34'e kadar
çıkarken, bu çalışmada önerilen bağıntılar ile yapılan hesaplamalarda hatanın
%3'ten küçük kaldığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, harmonic power losses occuring in non-oriented steel laminations for
non-sinusoidal voltage waveforms are investigated.
In the begining, after a short brief on electrical steel, eddy current and hysteresis
loss equations which are commonly used in sinusoidal supply conditions are given.
After that, as main objective, changes in histeresis and eddy current losses under
non-sinusoidal supply voltage waveforms are obtained. Obtained histeresis loss
expressions are also modified to cover additional minor loop losses. Unified iron
loss expressions for non-sinusoidal voltage waveforms are given in terms of total
harmonic distortion of magnetic field intensity. For easy interpretation, unified
iron loss equations in terms of total harmonic distortion of suppy voltage are also
given.
For experimental proof of above aproach, a test circuit equipped with specially
designed harmonic power supply and proper measuring and data acquisition
devices are set to drive an EI type single-phase test transformer with non-oriented
laminations. After having a series of saturation and frequency tests, a proper
working point in magnetically linear region and loss parameters caracterising nonoriented
electrical steel was obtained. The test transformer was subjected to nonsinusoidal
supply voltage waveforms having different total harmonic distortion,
and iron losses, current and flux changes was acquised.
Comparative analysis of measured and calculated losses for non-sinusoidal voltage
waveforms show that the error caused by the expressions obtained in this thesis
stay less than 3% error while Steinmetz and Richter type classical loss calculation
errors tend to %34, when the total harmonic distortion of the voltage tends to
100%.