Hidroelektrik generatör tasarımında optimizasyon teknikleri

Günümüzde sürekli olarak artan elektrik enerjisi talebi, tüm dünyayı gittikçe tükenmekte olan fosil yakıtlara alternatif enerji kaynakları arayışına yöneltmiştir. Yenilenebilir enerji kaynakları olarak adlandırılan bu kaynaklar içinde en fazla tüketileni su gücüdür. Bu nedenle büyük güçlü hidroelektrik santrallerin yanı sıra küçük ölçekli santraller kurularak dünyada mevcut su potansiyelinin elektrik enerjisine dönüştürülmesinde maksimum fayda sağlamak önemlidir. Kurulmuş ve kurulacak olan bu santrallerde enerji çevrimaracı olarak generatörler kullanılmaktadır. Enerji üretiminde kullanılan generatörlerin tasarımı oldukça karmaşık ve deneyim gerektiren bir süreçtir. Optimizasyon bilimde, mühendislikte, ekonomide, yönetimde, endüstride ve diğer alanlarda sıklıkla ve artan bir şekilde kullanılan yeni bir konudur. Son yıllarda geliştirilen optimizasyon teknikleri sayesinde hidrogeneratör tasarımında bu tekniklerin kullanılmasıyla beraber generatörlerden maksimum verim alınması, boyutlarının küçülmesi ve hacim başına kullanılan aktifmateryal kullanımının azalması gibi önemli sonuçlar elde edilmiştir. Türkiye'de ve dünyada hidroelektrik potansiyeli üzerinde durulmuştur. Çalışmanın konusu içerisinde yer alan hidroelektrik santraller hakkında kısaca bilgi verilmiştir. Türkiyede enerji verimliliği ve çalışmanın amacı özetlendikten sonra, literatürözeti ve hidrogeneratör tasarımı üzerinde durulmuş, elektromanyetik tasarım, boyutlandırma ve ısıl tasarım konularında bilgi verilmiştir. Elektrik makinalarının tasarımında kullanılan ve çalışmanın amacını oluşturanhidrogeneratör tasarımında kullanılan optimizasyon teknikleri incelenmiş ve bu teknikler hakkında bilgi verilmiştir. İkinci dereceden hassasiyet analizi içeren geliştirilmiş bir tasarım hassasiyet analizi denklemi sunulmuştur. Özellikle hidrogeneratörün fiziki yapısı, karakteristik değerleri ve çalışma parametreleriüzerinde durulmuştur. Generatör çalışma durumunda ve boşta makine performansını etkileyen geçici ve alt geçici reaktanslar, direnç, verim, faz akımları, hava aralığı akı yoğunlukları ve kullanılan malzeme miktarları gibi büyüklükler simülasyon sonucu olarak elde edilmiştir. Giriş tasarımı yapılan hidrogeneratöre ait optimizasyon parametreleri belirlenip boyut optimizasyonu yoluyla maliyet'i azaltmak ve verimi arttırmak için çalışmalar yapılıp ilk simülasyon sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. İlk tasarımdan elde edilen sonuçlar ve geliştirilen teknikle yapılan sonuçlar sunulmuştur.