Şönt Reaktörlerde Hava Aralıklarının Demir Kayıplarına Etkisi

Bu çalışmada demir çekirdekli şönt reaktörlerde hava aralığı kullanımının reaktör hacmi, boyutları ve demir kayıpları üzerine etkileri araştırılmıştır. Ayrıca hava aralığı sayısının reaktör demir kayıplarına etkisi sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Tek-fazlı, demir çekirdekli bir şönt reaktör için önce her bacakta sadece bir adet hava aralığı kullanılarak, sonrasında ise farklı sayıda hava aralığı reaktör bacakları boyunca eşit sayıda dağıtılarak Maxwell programı yardımıyla reaktör çekirdeği boyunca manyetik alan yoğunluğu dağılımları elde edilmiştir. İkinci bir analiz sonucunda ise yine aynı hava aralığı sayıları için şönt reaktörün toplam demir kayıpları hesaplanmıştır. Farklı sayıda hava aralıkları için saçaklanma akısı nedeniyle oluşan ekstra demir kayıplarını minimize edecek optimum hava aralığı sayısı tanımlanmıştır.

Effects of Air Gaps on Core Losses of Shunt Reactors

In this work, effects of inserting air-gaps in the iron core of shunt reactors on reactor volume, dimensions and core losses are investigated. In addition, effects of number of air gaps on core losses are analysed by Finite Element Method. For a single-phase, iron core shunt reactor, magnetic flux density distribution along the reactor core by Maxwell software is obtained firstly using a single air gap in each limb and then distributing different number of air gaps along the limb in the core. For these number of air gaps, a second analysis is performed to calculate the core losses of the shunt reactor. The optimum number of air gaps is defined to minimize extra core losses which occur due to the presence of fringing flux around the air gaps.

PDF

___

[1] Alexander, G.W.; Hopkinson, R.H.; Welch, A.U. Design and Application of EHV Shunt Reactors. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 1966; 12, 1247-1258.
[2] Yue, H.; Yonghai, X.; Yingying, L.; Yongqiang, Z.; Xiangning, X. Study of Nonlinear Model of Shunt Reactor in 1000kV AC Transmission System. International Conference on Energy and Environment Technology. 2009; 2, 305-308.
[3] Saizen, S.; Hashiba, K.; Iwagami, M. 500/?3 kV 50/3 MVA Shunt Reactors for CTM A rgentina. Fuji Electric Review. 1979; 2, 49-52.
[4] Donuk, A.; Rotaru, M.; Sykulski, J.K. Defining and Com- puting Equivalent Inductances of Gapped Iron Core Reactors. Przeglad Electrotechniczny (Electrical Review). 2012; 7b, 52-55.
[5] Tomczuk, B.; Babczyk, K. Calculation of self and mutual inductances and 3-D magnetic fields of chokes with air gaps in core. Electrical Engineering. 2001, 41-46.
[6] Kutkut, N.H.; Divan, D.M. Optimal air-gap design in high-frequency foil windings. IEEE Transactions on Power Electronics. 1998; 5, 942-949.
[7] Lee, R.; Stephens, D. Influence of core gap in design of current-limiting transformers. IEEE Transactions on Magnetics. 1973; 3, 408-410.
[8] McLyman, T. Transformer and Inductor Design Handbook. 2004.
[9] Guozhu, C.; Smedley, K.M.; Zhaoming, Q. Tuned power inductors for hybrid active power filter with structure of hybrid magnetic core, distributed air gaps and three-phase five column. The 29th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 2003; 3, 2023-2028.
[10] Lee, R.; Stephens, D. Influence of core gap in design of current-limiting transformers. IEEE Transactions on Magnetics.
1973; 3, 408-410.
[11] IEC 6076-6. Power Transformers-Part6. 2007.
[12] IEEE Loss Evaluation Guide for Power Transformers and Reactors. IEEE Std. C57.120.1991
[13] Bertotti, G. General properties of power losses in soft ferromagnetic materials. IEEE Transactions on Magnetics. 1988, 621-630.
[14] Lin, D.; Zhou, P.; Fu, W.N.; Badics, Z.; Cendes, Z.J. A dynamic core loss model for soft ferromagnetic and power ferrite materials in transient finite element analysis. IEEE Transactions on Magnetics. 2004; 2, 1318-1321.