Kırsal Bölgeler İçin Düşük Maliyetli Sabit Mıknatıslı Senkron Alternatör Tasarımı ve Analizi

Yıl 2018, Cilt: 7 Sayı: 2, 9 - 15, 01.08.2018

Engin Hüner , Hayrettin Toylan , Taner Dindar Yasin Bektaş

Öz

Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan rüzgar
enerjisi enerji nakil hatlarına uzak olan kırsal bölgelerin enerji ihtiyacının
karşılanması için önemlidir. Küçük ölçekli bir alternatör için en uygun aday
sabit mıknatıslı tipte bir alternatör yapısıdır. Yapılan bu çalışmada da radyal
akılı sabit mıknatıslı bir alternatör önerilmiştir. Önerilen bu alternatör
demir nüvesi asenkron makine gövdesinden oluşmaktadır. Asenkron makineler
endüstride en çok kullanılan elektrik makineleri olduğu için üretim maliyetleri
çok düşüktür. Dolayısıyla mevcut olanaklarla üretim maliyetini indirmekte
hedeflenmiştir. Bununla birlikte temel bir asenkron makine demir nüvesi
alınarak sabit mıknatıslı senkron alternatör tasarlanması ve 3d sonlu elemanlar
yöntemini kullanan ANSYS_maxwell yazılımının RMXPRT modülü kullanarak tasarımın
analizleri ve optimizasyonunun yapılması amaçlanmıştır. Böylelikle kırsal
bölgeler için üretim maliyetlerinin minimum olduğu ve elektriksel performansın
maksimum olduğu bir sabit mıknatıslı radyal akılı senkron (SMRAS) alternatör
tasarlanması ve üretim parametreleri elde edilecektir. Tasarım ele alınan temel
asenkron motor gövde büyüklüğüne göre gerçekleştirilecektir. ANSYS firmasının
maxwell programının RMXPRT modülü ile tasarım parametrelerine bağlı olarak
analizler gerçekleştirilecektir. RMXPRT modülünün en önemli özelliği analiz
süresini kısaltmasıdır. Tasarımda kullanılan asenkron motor gövdesi 24 oluklu
yapıdadır. Tasarlanan SMRAS alternatör 8 kutuplu olarak analiz edilmiştir.
Nominal devir sayısı 750 devir/dakika’dır. Sargı adım sayısı (1-4) olarak
belirlenmiştir. Oluk başına faz sayısı birdir. Her bir olukta 5 paralel kola
sahip 35 sipirlik sarım uygulanmıştır. Tasarımı ve manyetik analizleri
gerçekleştirilen SMRAS alternatörün elektriksel ve mekaniksel parametreleri
elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlardan üretim maliyetinin minimum olduğu
görülmektedir. Tasarlanan SMRAS alternatör düşük maliyeti ile birlikte kırsal
bölgeler için enerji ihtiyacının karşılanması noktasında önemli bir adaydır.
Bununla birlikte temel asenkron makine gövde yapısı kullanılarak farklı
güçlerde SMRAS alternatör üretimi yapılabileceği de yapılan analizler sonucu
görülmektedir.

Anahtar Kelimeler

Sabit Mıknatıslı Alternatörler, Rüzgar enerjisi, Kırsal bölgelerde enerji üretimi

Kaynakça

• Ayçiçek, E., Bekiroğlu, N., Şenol, İ.., (2012), Optimization of Rotor Structure for Providing Minimum Cogging Moment by Using Open Slot Method in Axial Flux Permanent Magnet Motors, Journal of Engineering and Natural Sciences, 212: 392-401.
• Gör, H., (2014), Eksenel Akılı Jeneratörlerin Tasarımı ve Uygulaması, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
• http://www.emo.org.tr/ekler/acc8e85c11092da_ek.pdf, E.Tar: 11.02.2018
• Hüner, E., Ataözden, Y., (2016), Küçük Güçlü Rüzgar Türbinleri İçin 3d SEY Programı ile IPMS Alternatörün Elektromanyetik Tasarımı ve Analizi, Kırklareli Üniversitesi Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 2(2): 60-73.
• Tarımer, İ., Ocak, C., (2009), Performance Comparision of Internal and External Rotor Structured Wind Generators Mounted from Same Permanent Magnets on Same Geometry, Electronics and Electrical Engineering, 92(4): 65-70.
• Yıldırız, E., Aydemir, M.T., (2009), Küçük Güçlü Bir Rüzgar Jeneratörünün Kullanımı için Eksenel Akılı Bir Sürekli Mıknatıslı Motorun Analizi, Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 24(3): 525-531.