Dağıtım Transformatörlerinin Nüvesinde Kullanılan Farklı Materyallerin Sac Kombinasyonlarının Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Elektromanyetik Alan Analizi

Öz

Transformatörlerin tasarımında, tasarım parametrelerinin optimum değerlerinin belirlenmesi, transformatörün kullanılacağı system, aktaracağı elektriksel güç, nüve malzemesinin elektromanyetik alan dağılımı ve nüve kayıpları sistemin devamlılığı ve güvenliği açısından önemlidir. Bu çalışmada, 15 MVA üç fazlı gerçek bir dağıtım transformatörünün nüve laminasyon basamaklarının elektromanyetik sonlu eleman yöntemi sunulmaktadır. Burada, M530-50A ve M125-027S elektrik çelikleri için 3D SEY simülasyonları, elektriksel çeliklerin durumu için nüve kayıplarının (yüksüz kayıplar) hesaplanması gerçekleştirilmiştir. Sayısal simülasyonlarda, B-H eğrileri ve elektriksel çeliklerin demir kaybı eğrileri dikkate alınmıştır. Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY)’e dayanan ANSYS@Maxwell yazılım programı kullanılarak gerçekleştirilen simülasyonda hesaplanan nüve kayıpları, laboratuvar testlerinde yüksüz durumda ölçülen nüve kayıpları ile karşılaştırılmıştır. Kullanılan materyallerin elektromanyetik alan dağılımları elde edilmiş, sorunlu bölgeler tespit edilmiş ve nüve malzemesinin doyuma gittiği noktalar belirlenmiştir. Ayrıca sayısal sonuçlar, nüve laminasyon adımlarındaki elektriksel çeliklerin kombinasyonunun, istiflenmiş manyetik nüveli nüve kayıplarının % 5'ini azaltabildiğini göstermiştir. 

Anahtar Kelimeler

• Elektromanyetik Alan; Nüve Kaybı; Dağıtım Transformatörü; Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY)

Kaynakça

1. [1] M. Heindl, S. Tenbohlen, R. Wimmer,"Transformer modeling based on standard frequency response model", XVII International Symposium on High Voltage Engineering, Hannover, Germany, August 22-26, pp. 1-5,2011.
2. [2] O. Ozgonenel, E. Kilic, "Modeling and real-time fault identification in transformer", Journal of the Franklin Institute, vol. 345, no. 3, pp. 205-225,2008.
3. [3] P. Meesuk, T. Kulworawanichpong, P. Pao-Ia-or, "Magnetic Field Analysis for a Distribution Transformer with Unbalanced Load Conditions by using 3D Finite Element Method", World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 5, 2011.
4. [4] S.M.H. Hosseini, S.M. Enjavi Madar, M. Vakilian, "Using the finite element method to calculate parameters for a detailed model of transformer winding for partial discharge research", Turkish journal of electrical engineering and computer science, vol. 23, no. 3 , pp. 709-718, 2015.
5. [5] Tsili MA, Kladas AG, Georgilakis PS, "Computer aided analysis and design of power transformers". Comput Ind 59:338–50, 2008
6. [6] Y. Wang, J. Pan, M. Jin, "Finite Element Modeling of the Vibration of a Power Transformer", Proceedings of ACOUSTIC 2-4 November, Australia, pp. 1-7,2011
7. [7] Mamizadeh, A., Iskender, I. "Analyzing and comparing thermal models of ındoor and outdoor oil-ımmersed power‖ powertech". IEEE Bucharest, 2, 1 – 8,2009
8. [8] Lakshminarayanan V., Anand B., Balakrishnan P. A., "Analysis and Design of Ferrite Core Transformer for High Voltage High Frequency Which Is Used In Ozonators", International Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 2, No. 1, 2012.

9. [9] Maizana, D. “Analyze eddy current loss in the three phase 100kVA transformer core with the mix 60 T joint core”, Asian J. of Sci. Res., 6, 122-128,2013
10. [10] Georgilakis, P. S. "Spotlighting on Modern Transformer Design", Springer is part of Springer Science+Business Media, Greece, 75, 125-129, 146-148, 267-269,2009.
11. [11] Driesen, J., Olivares, J. C. "Parasitic loss ıdentification techniques for distribution transformer", 15th International conference on electrical machines (ICEM), Belgium, 2-6, 2002.
12. [12] Pekin H. 1995. Transformatör arızaları ve sebepleri, Elektrik Mühendisliği Dergisi, 117, 183-185,187-192.
13. [13] Saleh A, Omar A, Amin A, Adly A, Fawzi T, El-Debeiky S, "Estimation and minimization techniques of transformer tank losses". In: Proceedings of the CIGRE conference, Paris, France, August;. p. 1–6 paper no. A2-104, 2004
14. [14] S. Magdaleno-Adame, E. Melgoza-Vazquez, J.C. Olivares-Galvan, R. Escarela-Perez, “Loss reduction by combining electrical steels in the core of power transformers,” Int. Trans. Electr. Energ. Syst., vol. 26, no. 8, pp. 1737-1751, 2016.
15. [15] T.D. Kefalas, A.G. Kladas, “Mixed Si-Fe wound cores five legged transformer: losses and flux distribution analysis,” IEEE Trans. Magnetics, vol. 48, no. 4, pp.1609-1612, 2012.
16. [16] M. Mohan, P.K. Singh, “Distribution transformer with amorphous- CRGO core: an effort to reduce the cost of amorphous core distribution transformer,” ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, vol. 7, no. 6, pp. 680-685,2012