Senkron makinelerin temassız uyartımı için yeni döner transformatörlerin tasarımı ve geliştirilmesi
Küçük Resim Yok
Tarih
2026
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Düzce Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu tez çalışmasında, elektriksel uyartımlı senkron makinelerde rotor uyartımının temassız olarak gerçekleştirilmesine yönelik endüktif güç aktarım tabanlı sekonder parçalı yapılar önerilmiştir. Çalışmanın çıkış noktasını, klasik fırça ve bilezik düzeneklerinin bakım, aşınma, güvenilirlik ve yüksek hızlarda işletme ile ilişkili sınırlılıkları oluşturmuştur. Bu kapsamda, rezonanslı çalışma koşullarında primer devrenin yüksüz kalması durumunda ortaya çıkabilecek istenmeyen akım davranışlarını sınırlamak amacıyla, sekonder sargı parçalarının ortak bir manyetik akı yolunu kullandığı iki kollu bir düzenleme esas alınmıştır. Bu doğrultuda hava nüveli radyal, E kesitli ferrit nüveli eksenel ve E kesitli ferrit nüveli radyal olmak üzere üç farklı yapı incelenmiştir. Her bir yapı için elektromanyetik analizler gerçekleştirilmiş, eşdeğer devre modelleri kurulmuş, deneysel prototipler hazırlanmış ve ölçüm sonuçları benzetim sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, önerilen parçalı düzenlemenin farklı geometrik konfigürasyonlar altında çalışabildiğini göstermiştir. Hava nüveli radyal yapıda dengeli güç paylaşımı ve daha esnek tasarım imkânı bakımından olumlu sonuçlar elde edilmiştir. E kesitli ferrit nüveli eksenel yapıda küçük hava aralığı ile yüksek kuplaj potansiyeli sağlanmış, ancak açısal konuma bağlı parametre değişimlerinin belirgin olması nedeniyle döner uygulamalar açısından kararlı güç aktarımı sınırlı kalmıştır. E kesitli ferrit nüveli radyal yapıda ise daha kararlı bir güç aktarımı elde edilmiştir. Sonuç olarak, döner temassız uyartım uygulamaları açısından radyal yerleşimin eksenel yerleşime göre daha uygun bir yönelim sunduğu belirlenmiş ve elde edilen bulguların, endüktif güç aktarım tabanlı temassız uyartım yapılarının uygulanabilirliğine ilişkin teknik bir temel oluşturduğu sonucuna varılmıştır.
In this thesis, inductive power transfer-based segmented secondary structures were proposed for contactless rotor excitation in electrically excited synchronous machines. The starting point of the study was the limitations of conventional brush and slip-ring assemblies in terms of maintenance, wear, reliability, and operation at high speeds. In this context, in order to limit undesirable current behavior that may occur when the primary circuit remains unloaded under resonant operating conditions, a two-branch arrangement in which the secondary winding segments share a common magnetic flux path was adopted. Accordingly, three different structures, namely an air-core radial structure, an axial structure with an E-section ferrite core, and a radial structure with an E-section ferrite core, were investigated. For each structure, electromagnetic analyses were carried out, equivalent circuit models were established, experimental prototypes were prepared, and measurement results were compared with simulation results. The results showed that the proposed segmented arrangement could operate under different geometric configurations. In the air-core radial structure, favorable results were obtained in terms of balanced power sharing and more flexible design capability. In the axial structure with an E-section ferrite core, a high coupling potential was achieved with a small air gap; however, stable power transfer remained limited for rotary applications due to the pronounced angular dependence of the parameters. In the radial structure with an E-section ferrite core, a more stable power transfer was obtained. As a result, it was determined that the radial arrangement provided a more suitable approach than the axial arrangement for rotary contactless excitation applications, and it was concluded that the obtained findings established a technical basis for the feasibility of inductive power transfer-based contactless excitation structures.
In this thesis, inductive power transfer-based segmented secondary structures were proposed for contactless rotor excitation in electrically excited synchronous machines. The starting point of the study was the limitations of conventional brush and slip-ring assemblies in terms of maintenance, wear, reliability, and operation at high speeds. In this context, in order to limit undesirable current behavior that may occur when the primary circuit remains unloaded under resonant operating conditions, a two-branch arrangement in which the secondary winding segments share a common magnetic flux path was adopted. Accordingly, three different structures, namely an air-core radial structure, an axial structure with an E-section ferrite core, and a radial structure with an E-section ferrite core, were investigated. For each structure, electromagnetic analyses were carried out, equivalent circuit models were established, experimental prototypes were prepared, and measurement results were compared with simulation results. The results showed that the proposed segmented arrangement could operate under different geometric configurations. In the air-core radial structure, favorable results were obtained in terms of balanced power sharing and more flexible design capability. In the axial structure with an E-section ferrite core, a high coupling potential was achieved with a small air gap; however, stable power transfer remained limited for rotary applications due to the pronounced angular dependence of the parameters. In the radial structure with an E-section ferrite core, a more stable power transfer was obtained. As a result, it was determined that the radial arrangement provided a more suitable approach than the axial arrangement for rotary contactless excitation applications, and it was concluded that the obtained findings established a technical basis for the feasibility of inductive power transfer-based contactless excitation structures.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Elektrik ve Elektronik Mühendisliği
Kaynak
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
Sayı
Künye
Tuncel, E. (2026). Senkron Makinelerin Temassız Uyartımı İçin Yeni Döner Transformatörlerin Tasarımı Ve Geliştirilmesi (Tez No. 1011238) [Doktora Tezi, Düzce Üniversitesi].
