Year 2019, Volume 7, Issue 3, Pages 2116 - 2127 2019-07-31

Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi

Hasan Dirik [1] , Cenk GEZEGİN [2]

11 32

Transformatörlerin termal özellikleri, yüklenebilme sınırlarını ve ömürlerini belirleyen önemli değişkenleri içerir. Bu değişkenler arasında transformatörlerin sargı sıcaklığı en önemli değişkendir. Sargı sıcaklığının değeri transformatörün içyapısındaki kayıpların neticesinde açığa çıkan ısı enerjinin miktarı ile dış ortama atılan ısı enerjisi miktarı arasındaki denge tarafından belirlenir. Bu noktada transformatörlerin gerçek zamanlı çalışmaları esnasındaki güç kayıplarının iç sıcaklığa önemli etkisinin olduğu anlaşılır. Bu kayıplar demir ve bakır kayıpları olmak üzere iki alt gruba ayrılır. Her iki kayıp türünün sargı sıcaklığına ve özellikle en sıcak nokta sıcaklığına olan etkisi farklı orandadır. Bu yüzden transformatör sıcaklık hesaplamalarında kullanılan termal modellerin hemen hemen hepsinde her iki kayıp türü farklı oranlarda dikkate alınır. Bu yüzden demir ve bakır kayıplarının ayrı ayrı hesaplanabilmesi termal modellerin doğruluğu bakımından önemli bir avantaj sunar. Bu çalışmada, bu yüzden, gerçek zamanlı transformatör verileri kullanılarak kayıpların nasıl hesaplanabileceği üzerine bir yöntem verilmiştir. Yöntem tek-fazlı transformatörün primer ve sekonder tarafı gerilimlerini ve akımlarını kullanmaktadır. Yöntemin matematiksel eşitlikleri transformatörlerin T-eşdeğer devresi kullanılarak elde edilmiştir. Burada, önerilen yöntemin öncelikle matematiksel temelleri verilmiştir. Sonrasında ise yöntemin hem Matlab/Simulink ortamında yapılmış olan benzetimler ile hem de bir 5 kVA gücüne sahip transformatör üzerinde yapılan deneysel çalışmaları ile yapılmış olan inceleme sonuçları verilmiştir. Sonuçlar kayıpların önerilen yöntem ile oldukça hassas bir şekilde elde edilebildiğini göstermektedir. Hesaplamaların harmonikli koşullarda da geçerli olması ve gerçek zamanlı veriler ile yapılıyor olması önemli iki avantajdır.

Transformatör, Bakır Kayıpları, Demir Kayıpları, Transformatör İzleme, Termal Model
  • [1] M. Yazdani-Asrami, M. Mirzaie and A. A. S. Akmal, "No-load loss calculation of distribution transformers supplied by non-sinusoidal voltage using three-dimensional finite element analysis," Energy, vol. 50, no. 1, pp. 205-219, 2013.
  • [2] T. D. Kefalas and A. G. Kladas, "Harmonic impact on distribution transformer no-load loss," IEEE Transaction on Industrial Electronic., vol. 57, no. 1, pp. 193-200, Jan. 2010.
  • [3] S. B. Sadati, A. Tahani, B. Darvishi, M. Dargahi and H. Yousefi, "Comparison of Distribution Transformer Losses and Capacity under Linear and Harmonic Loads," IEEE 2nd International Power and Energy Conference, Johor Bahru, 2008, pp. 1265-1269.
  • [4] Power Transformers Part 7: Loading Guide for Oil-Immersed Power Transformers, International standard 60076-7, 2005.
  • [5] Z. Radakovic, “Numerical determination of characteristic temperatures in directly loaded power oil transformer,” Transaction Electrical Power, vol. 13, pp. 47–54, 2003.
  • [6] IEEE Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers and Step-Voltage Regulators, IEEE Standard C 57.91-2011, 7 March 2012.
  • [7] Y. Han and Y.-F. Liu, "A practical transformer core loss measurement scheme for high-frequency power converter," IEEE Transaction on Industrial Electronic, vol. 55, no. 2, pp. 941-948, Feb. 2008.
  • [8] Y. Han, W. Eberle and Y. F. Liu, "A practical copper loss measurement for the planer transistor in high-frequency switching converters," IEEE Transaction on Industrial Electronic, vol. 54, no. 4, pp. 2276-2287, 2007.
  • [9] M. Mu, Q. Li, D. Gilham, F. Lee and K. Ngo, "New core loss measurement method for high frequency magnetic materials," Energy Conversion Congress and Exposition., 2010, pp. 4384-4389.
  • [10] J. Reinert, A. Brockmeyer and R. W. De Doncker, "Calculation of losses in ferro- and ferrimagnetic materials based on the modified Steinmetz equation," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 37, no. 4, pp. 1055-1061, 2001.
  • [11] M. Sippola and R. E. Sepponen, "Accurate prediction of high-frequency power-transformer losses and temperature rise," IEEE Trans. Power Electron., vol. 17, no. 5, pp. 835-847, 2002.
  • [12] M. S. Hwang, W. M. Grady and H. W. Sanders, "Distribution Transformer Winding Losses Due to Nonsinusoidal Currents," IEEE Power Engineering Review, vol. 7, no. 1, pp. 46-46, 1987.
  • [13] E. F. Fuchs, D. Yildirim and T. Batan, "Innovative procedure for measurement of losses of transformers supplying nonsinusoidal loads," IEE Proceedings - Generation, Transmission and Distribution, vol. 146, no. 6, pp. 617-625, Nov. 1999.
  • [14] E. F. Fuchs, Dingsheng Lin and J. Martynaitis, "Measurement of three-phase transformer derating and reactive power demand under nonlinear loading conditions," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 21, no. 2, pp. 665-672, April 2006.
Primary Language tr
Subjects Engineering
Journal Section Articles
Authors

Orcid: 0000-0003-0625-7213
Author: Hasan Dirik (Primary Author)
Institution: SİNOP ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Orcid: 0000-0002-4442-904X
Author: Cenk GEZEGİN
Institution: AMASYA ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Dates

Publication Date: July 31, 2019

Bibtex @research article { dubited551316, journal = {Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi}, issn = {}, eissn = {2148-2446}, address = {Duzce University}, year = {2019}, volume = {7}, pages = {2116 - 2127}, doi = {10.29130/dubited.551316}, title = {Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi}, key = {cite}, author = {Dirik, Hasan and GEZEGİN, Cenk} }
APA Dirik, H , GEZEGİN, C . (2019). Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7 (3), 2116-2127. DOI: 10.29130/dubited.551316
MLA Dirik, H , GEZEGİN, C . "Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 7 (2019): 2116-2127 <http://dergipark.org.tr/dubited/issue/46290/551316>
Chicago Dirik, H , GEZEGİN, C . "Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 7 (2019): 2116-2127
RIS TY - JOUR T1 - Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi AU - Hasan Dirik , Cenk GEZEGİN Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.29130/dubited.551316 DO - 10.29130/dubited.551316 T2 - Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 2116 EP - 2127 VL - 7 IS - 3 SN - -2148-2446 M3 - doi: 10.29130/dubited.551316 UR - https://doi.org/10.29130/dubited.551316 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Duzce University Journal of Science and Technology Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi %A Hasan Dirik , Cenk GEZEGİN %T Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi %D 2019 %J Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi %P -2148-2446 %V 7 %N 3 %R doi: 10.29130/dubited.551316 %U 10.29130/dubited.551316
ISNAD Dirik, Hasan , GEZEGİN, Cenk . "Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 7 / 3 (July 2019): 2116-2127. https://doi.org/10.29130/dubited.551316
AMA Dirik H , GEZEGİN C . Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi. DUBİTED. 2019; 7(3): 2116-2127.
Vancouver Dirik H , GEZEGİN C . Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2019; 7(3): 2127-2116.