Süperiletken Rüzgar Türbini Jeneratörlerinin Elektromanyetik Termal ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Abdurrahman ERCİYAS
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Fedai İnanır
Eş Danışman: Önder Yargı
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Dünya üzerinde elektrik talebi günden güne artarken nükleer atıkların depolanması günümüzde hala sorun teşkil etmekte ve fosil yakıt tüketimine bağlı olarak çevre, küresel olarak ciddi zarar görmektedir. Bu nedenle yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretimi ulusal ve uluslararası yasalarla teşvik edilmekte ve küresel eğilim bu yönde hız kazanmaktadır. Bu tezin amacı 10 MW gücünde bir rüzgâr türbin jeneratörünün (RTJ) tasarımı için genel bir yol belirlemek ve bu yolu takip ederek uygun tasarımı yapmaktır. Bununla birlikte A-V formülasyonuna dayalı yeni bir yöntem geliştirmek ve bu yöntemle tasarımın elektromanyetik, termal ve mekanik olarak analizini gerçekleştirmektir. Rotor sargıları için Yüksek Sıcaklık Süperiletken (YSS) kaplamalı iletkenler ile yenilikçi bir 10 MW düşük hızlı, doğrudan tahrikli süperiletken jeneratörün temel tasarım parametrelerini belirledik. Simülasyonlarda, jeneratörün süperiletken sargıları bulunan bir kompozit rotoru vardır. Manyetik perdeleme için stator ferromanyetik elektrik çeliğinden yapılmıştır. Rotor çekirdeği ve stator oda sıcaklığındayken süperiletken bobinler 20 K'de çalışmaktadır. Hesaplamalar, sonlu elemanlar yöntemiyle Comsol Multiphyics programı kullanılarak yapılmıştır. Süperiletken jeneratörün elektromanyetik tasarım parametreleri, manyetik akı dağılımları, faz akımı, gerilim ve kayıp dağılımları hesaplanmıştır. Ayrıca süperiletken alan sargısında akım artışı sırasında ortaya çıkan AC kayıpları, süperiletkenin lineer olmayan akım-gerilim ilişkisini kullanan Maxweel denklemlerinin hem H- hem de AV- formülasyonları kullanılarak ayrı ayrı hesaplanmıştır. Süperiletken bobinlerin akım dağılımı ve manyetik alan dağılımı, hacimsel kayıp yoğunluğunun dağılımı ve her bir bobin tabakası kayıplarının karşılaştırılması detaylı olarak incelenmiş ve tartışılmıştır. Son olarak süperiletken sargının termal ve mekanik özellikleri analiz edilmiştir.