Nikel alaşımlı esnek filament nüveli Rogowski bobinin tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of Rogowski coil with nickel alloy flexible filament core
Yazar: GİZEM MERVE AYDIN
Danışman: DOÇ. DR. EMİN YILDIRIZ
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektrik sistemlerinde hatlarında akım ölçmek için genelde akım trafoları kullanılır. Akım trafolarında, ölçülen akım büyüklüğüne göre nüve doyumu gözlenebilir. Akım ölçümü için hall etkili sensörler veya hava nüveli Rogowski Bobinler (RB) de kullanılmaktadır. Hall etkili sensörler dış manyetik ortamlardan çok fazla etkilenebilmektedirler. Hava nüvesi kullanan RB'ler ise manyetik olarak doğrusal özelliktedirler. Bu nedenle RB'ler, ölçüm aralığında doğruluğu yüksek ölçümler yapabilmektedirler. Üstelik hava nüveli RB'ler esnek olduklarından her ortamda rahatlıkla kullanılabilmekte ve sökülüp takılabilmektedir. Ancak hava nüveli olduklarında RB'lerin sekonder gerilimleri mV seviyesinde ölçülür. Anlamlı değerler elde edebilmek için sekonder tarafında bir indikatör ile birlikte kullanılırlar. Bu nedenle yükseltici ve ADC çözünürlülüğü dikkate alındığında akım hassasiyetleri düşük olabilmektedir. Bu çalışmada ticari RB'lerin akım hassasiyetlerini arttırmak için esnek ferromanyetik nüveli bir RB tasarımı geliştirilmiştir.  Esnek nüve üretimi için %40 ve %60 nikel alaşımlı filamentler üretilmiştir. Ticari bir referans ürün dikkate alınarak geliştirilen RB'nin hava nüveli ve filament nüveli modeli, laboratuvar ortamında üretilmiş ve deneysel olarak 0-400 A aralığında birbirleriyle MAPE (%) değerleri ile karşılaştırılmıştır. Buna göre önerilen esnek ferromanyetik nüveli RB ile ölçülen gerilim değerleri, hava nüveli RB'e göre ortalama %25 oranında yüksektir. Bu da ölçüm hassasiyetine olumlu katkı sağlayacaktır.

Abstract:
In electrical systems, current transformers are generally used for the generation of current in the lines. In current transformers, core saturation can be observed according to the measured current magnitude. Hall effect sensors or air-core Rogowski Coils (RB) are also used for the current measurement. Hall effect sensors can be greatly affected by external magnetic environments. RBs using an air core are magnetically linear. For this reason, RBs can make high-accuracy measurements in the measuring range. Moreover, RBs are flexible, so they can be used easily in any environment and can be disassembled and reassembled. However, because of air-cored, the secondary voltages of the RBs are measured at mV. They are used with an indicator on the secondary side to obtain meaningful values. Therefore, current sensitivities may be low when amplifier and ADC resolution are taken into account. In this paper, a flexible ferromagnetic core RB design has been developed to increase the current sensitivity of commercial RBs. For the production of flexible core, %40 and %60 nickel alloy filaments have been produced. Air core and filament core model of RB, which was developed considering a commercial reference product, was produced in the laboratory and experimentally compared with each other in the range of 0-400 A with MAPE (%) values. Accordingly, the voltage values measured with the proposed RB are on average 25% higher than that of the air core RB. This will contribute positively to measurement accuracy.