Elektrik makineleri analizi için geliştirilmiş yeni bir analitik yöntem
A new improved analytical model for electrical machine analysis
Yazar: TUNAHAN SAPMAZ
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN ÖNER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektrik makinelerinde hava aralığındaki manyetik alan yoğunluğunu ne kadar doğru tahmin edilirse, elektromanyetik moment gibi makinenin performans kıstasları o kadar daha iyi elde edilmektedir. Manyetik alan yoğunluğunun hesaplanması için matematiksel anlamda iki tip çözüm yöntemi bulunmaktadır. Bunlar, analitik ve nümerik yöntemlerdir. Nümerik yöntemleri ilk olarak ele alacak olursak, en çok karşılaşılan çözüm yöntemi sonlu eleman yöntemidir. Bu yöntem, birden çok boyutta çözümleme yapabilmesinin dışında, makinenin yapısında bulunan lineer olmayan özelliklerin çözümlemesini bile dikkate alabilmektedir. Ayrıca bu yöntem her bir geometri yapısının değişiminde sanki farklı bir analiz yapılıyor gibi davranmaktadır. Dolayısıyla bu yöntemin temel dezavantajı, belirgin bir şekilde hesaplama zamanı istemesi ve çözümleme esnekliğinin eksiliğidir. Diğer taraftan bir diğer çözümleme yöntemi olan analitik yöntemler, makine tasarımın erken bölümlerinde yararlı çözümleme teknikleri olabilirler. Adından da anlaşılacağı gibi tam çözüm veya doğrudan çözüme gittiği için, yani iterasyona tabi değildirler. Bu yöntemlerin en yararlı kısımları ise, hesaplama zamanında çok verimli olmalarıdır ve elektrik makine tasarımcısına fiziksel bir bakış açısı sağlamaktadır. Ancak temel dezavantajına baktığımızda ise, elektrik makinesinin
xiii
analizindeki doğrulukta eksikler yaşayabilmektedir. Bu tez çalışmasında, sürekli mıknatıslı senkron makine ve asenkron makinenin çözümlemesinde çeşitli analitik yöntemler kullanarak makine karakteristiklerinin kolay bir şekilde çözümlenmesi önerilmiştir. Ayrıca buna ek olarak önerilen yöntemde, analitik yöntemlerdeki temel dezavantajlar en aza indirgenmeye çalışmıştır.

Abstract:
The more accurate the estimation of the magnetic flux density in the air gap in electrical machines, the better the performance criteria of the machine such as electromagnetic moment can be obtained. There are two mathematical solution methods for calculating the magnetic field. These are analytical and numerical methods. If we consider numerical methods first, the most common solution method is the finite element method. This method can even take into account the analysis of non-linear features in the structure of the machine, apart from the ability to analyze in multiple dimensions. In addition, this method behaves as if a different analysis is performed in each change of geometry structure. Therefore, the main disadvantage of this method is that it requires significant computation time and lack of analysis flexibility. On the other hand, analytical methods, which are another analysis method, can be useful analysis techniques in the early stages of machine design. As the name suggests, they are not subject to iteration, as they go to the exact solution or the direct solution. The most useful parts of these methods are that they are very efficient in computation time and provide a physical perspective to the electrical machine designer. However, when we look at the main disadvantage, there may be deficiencies in the accuracy of the analysis of the electrical machine. In this thesis, it
xv
is proposed to easily analyze the machine characteristics by using various analytical methods in the analysis of permanent magnet synchronous machine and asynchronous machine. In addition, in the proposed method, the main disadvantages of analytical methods is tried to be minimized.