Elektrik güç sistemlerinde manyetik alan ekranlanmasının incelenmesi
Investigating magnetic field shielding in electric power systems
- Tez No: 296835
- Danışmanlar: PROF. DR. NURETTİN UMURKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Analitik çözümler, Devre analizi, Manyetik etkileşme, Sonlu elemanlar analizi, Yapay sinir ağları, Yer altı kabloları, Analytical solutions, Circuit analysis, Magnetic interaction, Finite element analysis, Artificial neural networks, Underground cables
- Yıl: 2010
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kamu ve endüstriyel alanlarda, aşırı düşük frekanlı (ELF) güç sistemleri tarafından üretilen manyetik alanların azaltılması güncel bir problemdir. Ana ELF manyetik alan kaynaklarına güç kabloları, güç iletim hatları, şalt sahaları, trafo merkezleri vb. örnek olarak verilebilir. Özellikle yeraltı yüksek gerilim kabloların ekranlaması son zamanlarda büyük dikkat çekmektedir. Manyetik alanlar, duyarlı elektrik ve elektronik cihazların çalışmaları üzerinde olumsuz etki yapmaktadır. Bunlardan en bilineni manyetik alan seviyesi 0,5-1 µT olması durumunda TV, bilgisayar, elektron mikroskobu gibi tüplü monitorlar üzerinde titreşim etkisi yapmasıdır. Son zamanlarda, bu alanların insan sağlığı üzerinde olumsuz etkiler yaptığı konusunda kaygılar vardır. Sonuç olarak, manyetik alanların cihazlar ve insan sağlığını üzerindeki sınır değerler belirlenmeli ve gerekli ise manyetik ekranlama yapılmalıdır.Bu tez çalışmasında, iki ana manyetik alan problemi üzerinde çalışılmıştır. Birinci olarak, düzgün dağılımlı bir manyetik alan içerisinde kalan, silindirik ferromanyetik (Fe-Si) ekran için ekranlama verimliliğinin hesabı analitik, sonlu elemanlar ve yapay sinir ağları gibi üç farklı yöntem kullanılarak yapılmıştır. Yöntemlerin hepsinde ekranın doğrusal olmayan histerisiz etkisi dikkate alınmıştır. Yöntemlerin performansı birbiriyle ve ölçüm sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Hesaplamalar farklı ekran yarıçapı, kalınlığı, uygulanan alanın genliği ve frekansa bağlı birçok durum için yapılmıştır. İkinci olarak, yeraltı yüksek gerilim kablolarının ekranlanmasında çeşitli ekran malzemelerin ekranlama verimliliği incelenmiştir. U-biçimli oluk ekran içerisine yerleştirilmiş kabloların üzeri düz bir ekranla kapatılmış kablo yerleşimi üçgen ve düz olması durumda incelemeler yapılmıştır. Ekranlama verimliliği, aynı geometri için alüminyum ve iki adet ferromanyetik ekran için incelenmiştir. Hesaplama sonuçları ölçümlerle doğrulanmıştır. Ayrıca, kontak direncinin ekranlama üzerindeki etkisi incelenmiş, kontak direnci etkisini dikkate alan sonlu elemanları kullanılan bir devre yöntemi önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
An extremely low frequency (ELF) magnetic field produced by electric systems in public areas or in industrial environments is an actual problem. Power distribution systems, power cables, power transmission lines, switchyards, substations, industrial and transformer centres can be given as examples for the main ELF sources. Especially, buried high voltage (HV) cables draw great attention recently. Power frequency magnetic fields higher than 0.5-1 µT are known to produce interference with electron beam devices such as TV, computer monitors and electron microscopes. Moreover, magnetic fields cause a considerable disturbance of the operation and accuracy of sensitive electrical and electronic equipment. Nowadays, there are also concerns about the effects of these magnetic fields on human health. Consequently, a shielding system is necessary to keep field magnitude values lower than the limits related to human health and disturbances on electromagnetic devices.In this thesis, two main magnetic shielding problems are studied. First, three types of methods, i.e. an analytical method, a finite element method and a neural network method, are presented to calculate the shielding performance of a cylindrical ferromagnetic (Fe?Si) shield in a transverse magnetic field. Nonlinear hysteretic behaviour in the shield is taken into account by the methods. All of the methods are compared with each other and with measurements: the shielding factor is computed and measured for several shield radii, thicknesses, field amplitudes and frequencies. Secondly, shielding efficiency of several materials for a buried three phase high voltage cable is studied The shields are U-shaped gutters covered with plates, and the power cables are positioned either in trefoil or in flat configuration. The shielding efficiency are compared for shields with the same geometry but consisted of different materials: aluminium and two ferromagnetic steel grades. The validity of the numerical results is verified experimentally on the shielding setup. In addition, a circuit method combining the 2D FEM with an electric circuit, which also takes into account contact resistance effect in the shield, has been proposed.
Benzer Tezler
- The analysis of magnetic field and losses of transformer with the help of finite element method
Sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla transformatörün manyetik alan ve kayıp analizi
ABDOLREZA GHAFFARLOU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRES İSKENDER
- Ferroresonance fault detection in electric power networks by artificial neural networks
Elektrik güç hatlarında ferrorezonans arızasının yapay sinir ağları ile belirlenmesi
GİZEM KULAKLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAHİR ÇETİN AKINCI
- Bobinli fırlatıcılar için volanlı eksenel akılı sabit mıknatıslı motor alternatör sistemi tasarımı ve 3D manyetik analizi
Flywheel axial flux permanent magnet motor alternator system design and 3D magnetic analysis for electromagnetic coil launcher
MÜRŞİDE SEVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKırklareli ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN HÜNER
- Design of a self-aligned, high resolution, low temperature (30 mK - 300 K) magnetic force microscope
Kendiliğinden hizalamalı, yüksek çözünürlüklü, düşük sıcaklık (30 mK - 300 K) manyetik kuvvet mikroskobu tasarımı
ÖZGÜR KARCI
Doktora
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADAN ÖZCAN
PROF. DR. AHMET ORAL
- Design and implementation of magnetic bearings in rotary blood pump
Dönel kan pompasında manyetik rulmanların tasarlanması ve uygulanması
HARIS SHEH ZAD
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER TUNGA ERDOĞAN
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU