Tane yönlendirilmiş silisyumlu elektrik saclarına uygulanan mekanik ve ısıl işlemlerin transformatör boşta kayıpları üzerine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Transformatörler elektrik iletim hatlarının en önemli makinalarından birisidir. Manyetizmanın temel yasalarından biri olan Faraday yasasının teknolojik ürün haline dönüştüğü transformatörlerde neredeyse 200 yıl önce başlayan keşif ve geliştirme süreci hala devam etmektedir. Teknolojik ilerlemeler sayesinde elektrik enerjisi üretiminde ve uzak mesafelere iletiminde kavramsal konsept değişimi getiren yeni bir buluş ortaya çıkıncaya kadar transformatörler modern çağın önemli bir altyapı bileşeni olmaya devam edecektir. Transformatör manyetik nüve çelikleri alanında yapılan bu çalışmada daha verimli bir elektrik dönüşüm ve iletim ekipmanı geliştirilmesi adına mütevazi bir katkı sunulması hedeflenmiştir. Transformatör üretiminin bir parçası olan manyetik nüve imalatında uygulanan açılı kesme süreci detaylı olarak incelenerek, kesme sürecinin sacın manyetik özelliklerine olan etkilerini, özellikle nüvenin demir kaybı parametresine olan etkilerini anlamaya ve azaltmaya yönelik incelemeler ve akademik çalışmalar yürütülmüştür. Geleneksel bir süreç olan nüve sacı makas kesme süreci regresyon analizi ile modellenmiş ve regresyon katsayısı R2= 0,9896 olan bir model elde edilmiştir. Kristalografik seviyede kesme kenarı civarında mikro sertlik ölçümleri, EBSD, XRD ve EDX analizleri yapılmış bu sayede tane yönlenme paterni ve deformasyon etkin bölge hakkında gözlemler raporlanmıştır. EPSTEIN test düzeneğinde standart ve standart dışı numune ölçeğinde M5 tip numunelerle yapılan gerilim giderme ısıl işlemleri ile demir kaybının %3,7-6,4 oranlarında geri kazanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Bu ölçekte yapılan gerilim giderme ve ölçme çalışmalarından elde edilen öncül sonuçlar ışığında 40 kVA gücüne denk prototip kuru tip reçineli nüve bileşenlerine vakum altında 750 ⁰C 'de 3 saat boyunca ısıl işlemler uygulanarak, yapılan karşılaştırmalı ölçümlerde, üzerinde montaj deliği bulunan örneklerde ısıl işlem sayesinde demir kaybında %14,5-16,5 aralığında azalma oluştuğu gözlemlenmiştir.

Transformers are one of the important machineries of electrical transmission lines. Faraday Law which is one of the main laws of magnetism transformed a technological device by scientific inventions and empirical research along almost 200 years and improvements has been continuing. Electricity generation and utilizing phenomena is not going to change and transformers will stay as very important infrastructure elements of modern ages until a stunning conceptual invention takes place in science and industry. In this thesis, to the name of improving a more efficient electric transmission and transformation equipment, a minor contribution on transformer core steels processing area is aimed. As a part of core manufacturing processes of transformers, angled shear cutting process is researched academically as possible as detailed to understand effects on magnetic properties of core steel individually deterioration and recovering on iron loss parameter of core steel. For these purposes, shear cutting process which is known very traditionally in industry analyzed with defined process parameters modelled statistically in which regression coefficient calculated as R2= 0,9896. EBSD, EDX, XRD analyzes, and micro-hardness measuring applied in vicinity of cut edges, by this way, crystallographic textures and plastic deformation affected zones of cut edges observed in level of crystallography. As-cut vs. annealed form of standard and non-standard M5 grade EPSTEIN test samples measured and compared regarding to iron loss parameters and, ratio of 3.7-6.4% recovery of iron loss is reported. With the promotion of iron loss recovering results on test samples, rated as 40 kVA 4 pieces identical cast resin dry type transformer core legs and yokes are designed, sheared and, 2 of them are annealed under vacuum at 750 ⁰C for 3 hours. Regarding comparation results of prototype cores having centering holes, 14.5-16.5% iron loss recovery observed on annealed cores.