Elektronik olarak üretilen dalga şekilleri altında manyetik aygıtlarda meydana gelen ilave demir kayıplarının araştırılması
Investigation of additional iron losses under electronically generated voltage waveforms in magnetic devices
Yazar: MEHMET ŞİMŞİR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NEDİM TUTKUN
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektrik makineleri birçok endüstriyel uygulamada yaygın biçimde kullanılan en önemlielektromanyetik aygıtlardır. Özellikle asenkron motorlar, endüstride birçok is makinesinintahrik edilmesinde veya harekete geçirilmesinde en çok kullanılan motor türü olarakbilinmektedir. Ancak elektrik makinelerinin enerjilendirilmesinde meydana gelen kayıplar,enerji verimliliginin giderek önem kazandıgı günümüzde üzerinde durulması gereken birkonu olarak kendini göstermistir.Elektrik makinelerindeki kayıplar, bakır kayıpları ve demir kayıpları (manyetik kayıplar)olarak ikiye ayrılır. Bu çalısmada, öncelikle manyetik kayıpların tanımı yapılmıs, çesitleriaçıklanmıs, sebepleri yorumlanmıstır. Manyetik malzemelerin özelliklerine deginilmistir.Elektromanyetik teorinin temellerini olusturan denklemler ile Faraday ve Maxwelldenklemleri açıklanmıstır.Ayrıca deneylerde kullanılan toroidal nüvenin teknik özellikleri anlatılmıs, manyetik devrebüyüklükleri hakkında bilgi verilmistir. Manyetik kayıplar, diger bir degisle demirkayıpları ve bu kayıpların çesitleri hakkında bilgiler verilmistir. Çalısmada dıs çapı 60 mm,iç çapı 50 mm. olan 0.3 mm kalınlıgında, %3 Si-Fe, manyetik olarak yönlendirilmemiselektrik çeliginden yapılmıs, 690 primer sarım sayısı, 345 sekonder sarım sayısı olansargıları 1 mm. çapında bakır telden sarılmıs, 1:2 dönüstürme oranına sahip serit sargılıtoroidal nüve kullanılmıstır. Deneysel verilerden elde edilen ölçümlerin güvenilirliginikorumak için tüm deneylerde aynı test cihazları ve yukarıda özelligi verilmis olan 1.3 kgagırlıgındaki toroidal nüve kullanılmıstır. Toroidal nüvenin primer sargılarına degisikfrekanslarda üçgen, sinüzoidal ve kare dalga seklinde gerilimler uygulanmıstır. Devrede,0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.5, ve 1.7T manyetik akı yogunlugu degerlerini elde edebilmek için güçkuvvetlendiricisi yardımıyla gerekli gerilim degerleri ayarlanmıstır. Çalısmada demirkayıplarının degisik frekans ve degisik dalga sekillerine göre davranısları gözlemlenmistir.Son olarak, elde edilen deneysel sonuçlar ve degerler bu tez çalısmasının ilgili yerlerindeverilmistir.Anahtar Sözcükler : Elektrik Çelikleri, Manyetik Aygıtlar, Demir Kayıpları, SinüzoidalOlmayan Dalga Sekilleri, Sargılı Toroidal Nüveler.

Abstract:
Electrical machines are the most important magnetic devices commonly used in manyindustrial applications. Among them, asynchronous motors are widely employed toproduce mechanical power for several work machines. However, when PWM invertersupplies are used to energize these motors mainly attributed to for controlling their speed,additional losses occur in motors? laminated stators cores. These losses in electricalmachines are copper losses and iron losses from electrical aspect. In this study we firstfocused on an increase on iron losses and characteristics of magnetic losses wereinvestigated. In edition, fundamentals of electromagnetic theory such as Faraday?s andMaxwell?s equations and properties of the toroidal core used in this measurement systemare explained in detail. The toroidal core used in the measurement system, has 50 mm.inner and 60 mm outer diameters and wound from 3% Si-Fe laminated electrical steel with0.3 mm thick.It is also wired by 0.3 mm thick laminated copper wire and number of turns for primaryand secondary are 690 and 345 respectively. The weight of the core measured is 1.3 kg forcalculating specific losses.During the experiments, the flux density varied from 0.5T to 1.7T, 25, 50, 75 and 100 Hz.Themagnetic core was energized by the three voltage excitations such as sinusoidal, square andtriangular voltage waveforms at the above frequency range. Under each voltage excitation,the measured magnetic losses were compared with each other at the same conditions. Theresults indicate that an increase in magnetic losses is mainly attributed to magnetizationprocess in electrical steel and the form factor of voltage waveform.Key Words : Electrical Steels, Magnetic Devicees, Iron Losses, Non-SinusoidalWaveforms, Wound Toroidal Cores.