The determination of power losses in transformer system with magnetic flux distribution investigation method

Abstract

It is important to investigate experimentally magnetic flux distributions of used materials in the transformer systems for determining structural and physical properties of system. For this purpose, magnetic flux behavior in silicon-iron (SiFe) tin plates forming core of the transformer has been investigated via circular sensors. Magnetic induction-magnetic field characteristic (B-H) of the material was obtained using the magnetic flux distribution calculation method. The optimum magnetic induction value was determined from B-H characteristic in order to get the maximum efficiency. Besides that, iron losses which occur at no-load operation were calculated as Hysteresis and Faucolt losses. In this framework, the effect of the material used in the construction of the transformer on iron losses was investigated. The calculated iron losses help to reduce the cost enabling corrections in the transformer before manufacturing.

Keywords

• Transformer,magnetic flux,iron losses,sensor,Hysteresis losses,Faucolt losses

Transformatör sisteminde manyetik akı dağılımının incelenmesi yöntemiyle güç kayıplarının belirlenmesi

Abstract

Transformatör sistemlerinde kullanılan malzemelerin manyetik akı dağılımlarının deneysel incelenmesi, sistemin yapısal ve fiziksel özelliklerinin belirlenmesi için önemlidir. Bu amaçla, özel olarak geliştirilen deneysel sistemde transformatörün çekirdeğini oluşturan silisyum-demir (SiFe) levhalardaki manyetik akı davranışı dairesel sensörler yardımıyla incelenmiştir. Manyetik akı dağılımı hesaplama yöntemi kullanılarak malzemenin manyetik indüksiyon-manyetik alan (B-H) karakteristiği çıkarılmıştır. B-H karakteristiğinden, malzemeden en yüksek verimin alınabileceği optimum manyetik indüksiyon değeri belirlenmiştir. Bunun yanı sıra boşta çalışma durumunda meydana gelen demir kayıpları Histerisiz ve Fuko kayıpları olarak hesaplanmıştır. Bu çalışma çerçevesinde transformatörün yapımında kullanılan malzemenin demir kayıplarına etkisi araştırılmıştır. Hesaplanan demir kayıpları, imalat öncesi transformatörde düzeltme yapılmasına imkân sağlayarak maliyetin azalmasına yardımcı olmaktadır. Elde edilen sonuçlara göre boşta çalışma durumunda kaybedilen enerjinin çok büyük kısmının Histerisiz ve Fuko kayıpları nedeniyle meydana gelirken bakır kayıpları ihmal edilecek düzeyde olduğu belirlenmiştir.

Keywords

• Transformatör,manyetik akı,demir kayıpları,sensör,Histerisiz kaybı,Fuko kaybı

References

1. [1] Grimmond, W., Moses, A. J. ve Ling, P. C. Y., Geometrical factors affecting magnetic properties of wound toroidal cores, IEEE Transactions on Magnetics, 25, 3, (1989).
2. [2] Fiorillo, F. ve Novikov, A., An improved approach to power losses in magnetic laminations under non-sinusoidal induction waveform, IEEE Transactions on Magnetics, 26, 5, 2904-910, (1990).
3. [3] Kumar, H. and Sharma, S., How to Minimize Iron Losses in Transformer, International Journal of Scientific Research Engineering & Technology, 1, 1, 36-42, (2012).
4. [4] Gençoğlu, M., Elektrik Enerjisi İletiminde Kayıpların Azaltılması, Kaynak Elektrik, 128-132, (2004).
5. [5] A. Basak, C. Higgs, Flux distribution in three phase transformer cores with various T-joint geometries, IEEE Transactions on Magnetics, 18, 670-673, (1982).
6. [6] Daneshmand, S. V., Heydari, H., Hysteresis Loss Improvement in HTS Transformers Using Hybrid Winding Schemes, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22, 5500307, (2012).
7. [7] Aleem, S., Balci, M. E., Sakar, S., Effective Utilization of Cables and Transformers Using Passive Filters For Non-linear Loads, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 71, 344-350, (2015).
8. [8] Orosz, T., Sleisz, A., Tamus, Z. A., Metaheuristic Optimization Preliminary Design Process of Core-Form Autotransformers, IEEE Transactions on Magnetics, 52, 1-10, (2016).

9. [9] http://www.thyssenkrupp-steel.com/media/content_1/publikationen, (2015).
10. [10] Valkovic, Z., Rezic, A., Improvement of transformer core magnetic properties using the step-lap design, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 112, 413-415, (1992).
11. [11] Demir A, SST Yöntemi ile Nüve Malzemelerin Manyetik Kayıplarının Ölçülmesi, Yüksek Mühendislik Tezi, Bülent Ecevit Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak, (2012).
12. [12] Mahmoud, S. K., Yağlı Dağıtım Transformatörlerde Kayıpların Hesaplanması, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2008).