Yüksek sıcaklık üstüniletken güç iletim kablolarının elekromanyetik analizi ve alternatif akım kayıplarının hesaplanması

Üstüniletken güç iletim kablosu, üstüniletken şeritlerin ?tapes? farklı şekillerde dizilmesi veya sarılması ile oluşan yapılardır. Kabloların akım taşıma performansını etkileyen başlıca faktörler şunlardır: şeritlerin boyutları ve sayısı, kablonun kesit alanında şeritlerin geometrik düzenlemesi, üstüniletkeni kaplama malzemesinin elektronik ve manyetik özellikleri, sarılma açısı vb. Kablonun üretim aşamasında, akım taşıma kapasitesi arttırmak ve dolayısıyla kayıpları azaltmak için kabloyu oluşturan üstüniletken şeritlerin farklı kombinasyonlarda dizilimlerini denemek ve test etmek çok önemlidir. Ancak denemeler çok zaman ve para kaybına neden olmaktadır. Daha da önemlisi, bu testler kablodaki kayıp mekanizmasının fiziğinin anlaşılmasına çok az katkı sağlamaktadır. En verimli (düşük alternatif akım (aa) kaybın olduğu) elektromanyetik tasarımı gerçekleştirmek ve kayıp mekanizmasını iyi anlayabilmek için hem üretim aşamasından önce hem de test aşamasından sonra üstüniletken tel ve kabloya akı, akım nüfuzunun doğru bir şekilde anlaşılması ve aa kayıplarının hesaplanması gerekmektedir. Bu kablo üretiminde zaman ve para israfını önemli ölçüde düşürecektir. Bu projede ticari bir sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak, farklı çalışma şartları altında ikinci kuşak kaplı üstüniletken tellerden yapılmış ?2G-coated conductors? iki tabakalı kablolara akı ve akım nüfuzunu simüle edecek ve kayıpları hesaplayacak yeni iki metot geliştirildi. Geliştirilen metodun literatürde halihazırda kullanılan metotlara göre güç iletim kablolarına uygulanması daha kolay ve hesaplama süresini de daha kısaltmaktadır. Tez üç aşamadan oluşmaktadır: birinci aşamada çok basit şerit yerleşimine sahip ve aa akıma maruz bırakılan kablo yapısı için şeritlerde taşınan akımı eşit şekilde paylaşacak metodun geliştirildi. İkinci aşamada, metot daha gerçekçi fiziksel modellere uygulanacak ve farklı çalışma şartları için hesaplamalar gerçekleştirildi. Üçüncü aşamada, geliştirilen metot ferromanyetik malzeme ile kaplanmış şeritlerden oluşan kablolar için akı, akım ve aa kayıplarının hesaplanmasına uygulandı. Üstüniletken kablo teknolojisinin ülkemize kazandırılması bakımından öncü bir tez özelliği taşımaktadır. Tez sonucunda geliştirilen metodun ve bu metoda dayanan bilgisayar programının ülkemizde üstüniletken teller ve kablolar üzerine çalışan deneysel gruplara ve şirketlere üretim aşamasından önce çok önemli öngörüler sağlayacağı düşünülmektedir. Bu proje TÜBİTAK 110T876 nolu proje ile desteklenmiştir.