Günümüz enerji sistemlerinde elektrik enerjisi üretiminde çok sýk kullanýlan alternatörler, özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarýnýn daha verimli kullanýlmasý amacýyla, daha az kayýp ile daha verimli alternatörlerin ve enerji sistemlerinin elde edilmesi çalýþmalarý devam etmektedir. Çalýþmada tasarýmý yapýlan rüzgar türbini alternatör rotorunun hafifletilerek alternatörün daha düþük kalkýþ momenti ve dolayýsýyla daha düþük rüzgar hýzlarýnda tahrik edilebilmesi hedeflenmiþtir. Rüzgar türbinleri minimum 7 m/s hýzlarda elektrik üretebilmektedir. Bu makalede daha düþük rüzgar hýzlarýnda elektrik üretilebilmesini saðlamak üzere rüzgar türbinlerinde kullanýlan sabit mýknatýslý alternatörler üzerinde çalýþma yapýlmýþtýr. Sabit mýknatýslý alternatör aðýrlýðýnýn azaltýlabilmesi için, silisli sac metal aðýrlýðýnýn en fazla olduðu rotor kýsmý üzerinde topoloji optimizasyonu çalýþmasý yapýlmýþtýr. Yazýlým ile yapýlacak olan Topoloji Optimizasyonunda Malzeme Daðýlýmý Metodu kullanýlacaktýr. Bu yöntemde her bir sonlu elemanýn yoðunluðu tasarým deðiþkeni olarak kabul edilir. Topoloji optimizasyonu için öncelikle türbin kanatlarý tarafýndan oluþturulan moment etkisi ile rotor üzerinde oluþabilecek burulma gerilmelerine direnebilecek bir yapý oluþturulmuþtur. Oluþturulan bu yapýnýn, manyetik aký daðýlýmý üzerine etkileri Maxwell yazýlýmý ile deðerlendirilmiþtir. Rotor topoloji optimizasyonu ile rotorda boþaltma yapýlarak aðýrlýðý azaltýlmýþ ve bu boþaltmanýn manyetik etkileri ile alternatör üzerindeki etkileri incelenmiþtir. Çalýþmada elde edilen sonuçlar deðerlendirildiðinde yapýlan topoloji optimizasyonu sonucunda rotor aðýrlýðýnda %10 kazanç saðlandýðý ve buna karþýn rotor manyetik aký deðerinde önemli bir deðiþimin olmadýðý görülmüþtür.
Anahtar Kelimeler: alternatör, senkron alternatör, rotor, stator, topoloji optimizasyonu
|
