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

Yıl 2017, Cilt: 19 Sayı: 1, 29 - 38, 08.06.2017

Aykut Ilgaz Mehmet Bayırlı Mehmet Aygören

https://doi.org/10.25092/baunfbed.320029

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

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

Transformatör sisteminde manyetik akı dağılımının incelenmesi yöntemiyle güç kayıplarının belirlenmesi

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

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

Kaynakça

• [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] 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] 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] Gençoğlu, M., Elektrik Enerjisi İletiminde Kayıpların Azaltılması, Kaynak Elektrik, 128-132, (2004).
• [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] Daneshmand, S. V., Heydari, H., Hysteresis Loss Improvement in HTS Transformers Using Hybrid Winding Schemes, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22, 5500307, (2012).
• [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] 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] http://www.thyssenkrupp-steel.com/media/content_1/publikationen, (2015).
• [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] Demir A, SST Yöntemi ile Nüve Malzemelerin Manyetik Kayıplarının Ölçülmesi, Yüksek Mühendislik Tezi, Bülent Ecevit Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak, (2012).
• [12] Mahmoud, S. K., Yağlı Dağıtım Transformatörlerde Kayıpların Hesaplanması, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2008).