Yuvarlak Rotorlu Senkron Generatörde Uzay Harmoniklerinin Uzay Fazörleri İle Analizi

Abstract

Alternatif akım makinalarında hava aralığı manyetik alanını bozucu etkiler zaman ve uzay harmonikleri tarafından oluşturulur. Bu tezde, yuvarlak rotorlu senkron generatörlerde uyarma sargısının oluşturduğu uyarma alanı harmoniklerinin statorda oluşturduğu etkileri incelemeye yönelik iki ayrı yöntem tanıtılmış ve örnek incelemeler sunulmuştur. Makinanın hava aralığında demir çekirdeğin süreksiz bir yapıya sahip olması ve iletken dağılımının dolayısı ile amper-sarım dağılımının sinüs biçimli olmaması uyarma alanı harmoniklerinin oluşmasına sebep olur. Makinanın hava aralığında konuma da bağlı olarak değişen bu harmonikler uzay harmonikleri olarak anılırlar ve oluşumları ile etkilerinin incelenmeleri zaman harmoniklerinden farklı bir bakış açısı gerektirir. Bu çalışmada, uzay harmoniklerinin etkilerinin analizi için iki farklı metod kullanılmıştır. Birincisi, klasik yöntemle incelenen matematiksel model olan Fourier analizi kullanılarak makinanın eşdeğer devresi üzerinden uzay harmoniklerinin endüklenen gerilim, akım yoğunlukları ve akı gibi büyüklüklere etkilerini irdeleyen modeldir. İkincisi ise makine uzayında bulunan her büyüklüğün ilgili harmonik derecesinin konumu ve genliği cinsinden ifade edilmesinden oluşan ve bir kompleks sayı olan uzay fazörleri yardımı ile geliştirilen modelleme metodudur. Yapılan yazılımla her iki yöntem de kullanılarak amper sarım harmonikleri, sargı faktörleri, oluk konumları gibi makine uzayı bileşenleri, akı harmonikleri, toplam akı, endüklenen gerilimler ve harmonikleri gibi büyüklükler hesaplanmıştır ve her iki yöntemde ortak olan büyüklükler karşılaştırılmalı olarak sunulmuştur.

Time and space harmonics are the causes of disturbing effects on air gap magnetic field in alternating current machines. The thesis introduces two different explanatory tools to analyze the effects of space harmonics generated by rotor windigs of round rotor synchronous generator. The examples are used to detail the explanations. The difference observed in alternating current machine is due to the non-sinusoidal distribution ampere-turn. The underlying reason behind this discrepancy occurs is uneven distribution of conductors due to discrete structure of iron core of the machine. Those harmonics are called space harmonics, which are also contingent upon the location of air gap in alternating current machines. The thesis introduces two different explanatory methods to analyze the effects of space harmonics. The methodology of the thesis is as follows; the thesis starts with classical mathematical model, Fourier analysis. The Fourier analysis enables us to investigate the effect of space harmonics on various variables such as inducted voltage, flux density and flux by adopting equivalent circuitry of machine examination. The thesis continues with modeling methodology of space phasors. By using space phasors, one can define harmonic level of the every type of magnetic wave in machine space, as an entity with amplitude and location parameter. Both Fourier analysis and space phasors methods are processed in MATLAB software to achieve simulation. The software is used to calculate machine space components such as, ampere-turn harmonics, winding factor, slot locations, and entities such as flux, flux harmonics, induced voltage and its harmonics.