Nanokristal nüveli orta frekanslı güç transformatörlerinde harmonik kaynaklı titreşimlerin incelenmesi
Investigation of vibration effects caused by harmonics medium frequency nanocrystalline core power transformers
Yazar: FUNDA BATTAL
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM SEFA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Güç transformatörü = Power transformer ; Mekanik titreşim = Mechanical vibration

Özet:
Bu çalışmada nanokristal ve %6,5 SiFe nüve malzemelerinin kullanıldığı aynı güç değerindeki iki orta frekans transformatörünün titreşimleri incelenmiştir. İlk olarak sinüzoidal ve kare dalga uyarım şekillerinde 50Hz, 400Hz ve 10kHz çalışma frekanslarında elektromanyetik analizler yapılmıştır. Bu analizlerde boş çalışma ile nüve malzemesinin titreşimi belirlenmiş daha sonra farklı yüklenme seviyelerinin bu titreşimlerin üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Elektromanyetik analizlerde her bir çalışma durumu için nüve akı yoğunluğu ile nüve kuvvet dağılımları belirlenmiştir. Daha sonra titreşim ivmelerinin belirlenmesi için harmonik tepki analizleri yapılmıştır. Nanokristal nüvenin orta frekansta çalışması sonucunda ortaya çıkan ivme harmonik bileşenlerinin %6,5 SiFe nüveye göre daha küçük olduğu görülmüştür. Yüklenme seviyesinin artması nanokristal nüvenin ivme harmonik genliklerinde daha büyük artışa yol açsa da %6,5 SiFe nüvenin ivme harmonik genlikleri daha yüksek kalmıştır. Her iki nüve için sinüzoidal uyarımda elde edilen ivme harmonik genliklerinin kare dalga uyarıma göre daha düşük değerlerde olduğu görülmüştür. 50Hz çalışma altında elde edilen ivme harmonik spektrumunun orta frekans ivme harmonik spektrumuna göre çok daha düzgün olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study the vibrations of two medium frequency transformers with the same power value using nanocrystalline and 6.5% SiFe core materials were investigated. First, electromagnetic analyzes were performed at 50Hz, 400Hz and 10kHz operating frequencies under sinusoidal and square wave excitation modes. In these analyzes, the vibration of the core material was determined under the no-load operation, and then the effects of different loading levels on these vibrations were determined. In electromagnetic analyzes, core flux density and core force distributions were determined for each operating case. Then, harmonic response analyzes were performed to determine the vibration acceleration. The acceleration harmonic components of the nanocrystalline core were found to be smaller than 6.5% SiFe core under medium frequency operation. Although the increase in the loading level led to a greater increase in the acceleration harmonic amplitudes of the nanocrystalline core, the acceleration harmonic amplitudes of the 6.5% SiFe core remained higher. The acceleration harmonic amplitudes obtained in sinusoidal excitation for both cores were lower than the square wave excitation. The acceleration harmonic spectrum obtained under 50Hz operation was found to be much smoother than the acceleration harmonic spectrum at medium frequency, especially for 6,5% SiFe core.