Rüzgar türbinlerinde deneysel tork ölçümü için farklı kontrol algoritmalarının karşılaştırılması

  • Eser Sahibi Ülker, Haydar
  • Tez Danışmanı Ziya Haktan KARADENİZ
  • Tür Yüksek Lisans
  • Yayın Tarihi 2017
  • Yayıncı İzmir Katip Çelebi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
  • Tek Biçim Adres Http://hdl.handle.net/11469/294
  • Konu Başlıkları Rüzgar türbinleri

Enerjinin korunum yasasına göre rüzgardan kaynaklanan hareket enerjisini rüzgar
türbinleri vasıtasıyla jenaratöre aktarıp, jenaratörün tasarımı sayesinde bu hareket
enerjisini, elektrik enerjisine dönüştürme işlemine rüzgar türbinlerinden elektrik
üretme olarak tanımlıyoruz.
1980’den günümüze kadar özellikle son yıllarda rüzgar türbinlerinin verimliliğini
artırmak için yapılan bilimsel çalışmalarda elektrik üretimi için kullanılan rüzgar
türbinlerini yatay ve dikey olarak iki gruba ayırmak mümkündür.
Yatay olarak tasarlanan rüzgar türbinleri daha büyük güç üretmeleri için tasarlanmış
ticari işletmeler tarafından yönetilen tesislerde kullanılmaktadırlar.
Dikey rüzgar türbinleri ise boyutları genelde küçük, düşük güç üretmeleri için
tasarlanmış kurulum ve kullanım kolaylıkları bakımından bireysel ihtiyaçlara cevap
verecek niteliktedirler. Bu özelliklerinden dolayı bu tip rüzgar türbinlerinin gelecek
yıllarda kullanımının artacağı değerlendirilmektedir.
Rüzgar türbinlerinin önemli bir karakteristiği kanat uç hız oranı ile güç ve verim
ilişkisini veren grafikleridir. Bu grafikler, kanat uç hızı ve rüzgar hızı değerlerinin
oranı sabit tutularak rüzgar yükünün doğurduğu torkun ölçülmesi veya bu şartlar
altında yapılan matematiksel analizler ile torkun hesaplanması ile elde edilmektedir.
Bu eğriler deneysel olarak ve gerçek çalışma şartlarında ölçülmeye çalışıldığında,
ölçülecek tork değerlerinin ve mekanik yapıların büyüklüğü direk tork ölçümünü
zorlaştırmaktadır. Direk tork ölçümünün gerçek ölçekteki türbinlerde
uygulanmasının zor olması sebebi ile araştırmacılar, mevcut sistemlerin farklı alt
sistemlerindeki ölçülebilir büyüklükleri kullanarak rüzgar torkunun gerçek zamanlı
izlenmesi için gözlemleyeciler önermişlerdir. Bu yöntemlerin en yaygını elektrik
makinalarının kontrolü için rüzgar torkunun bulunması için tasarlanan
xx
gözlemleyecilerdir. Hassas Tork kontrolünün amacı elektrik makinasının veriminin
yükseltilmesidir.
Bu tezde deneysel türbin karakterizasyonunda tork metre kullanmadan kontrol
algoritması metodu ile tork ölçme ve sistemin torkunu hesapladıktan sonra türbin
karakterizasyonunu hesaplama yöntemi denenmiştir.
Bu kontrol algoritması hassas hız kontrollü motor ile sürülen PID ve PI sistemi ile
oluşturulmuştur. Bu sayede istenilen kanat uç hız oranının sağlanması ile ilgili var
olan sistemlerden daha yüksek bir başarım sağlanmıştır. Hassas hız kontrolü için
kullanılacak bu sistemler, anlık olarak rüzgar yükünü belirleyeceğinden sistemde
ayrıca bir tork sensörü bağlanması gerekmemektedir. Her iki sistemin sonuçları
karşılaştırılıp türbin deneylerindeki en uygun yöntem belirlenmiştir.
Sistem için en iyi kontrol algoritması belirlendikten sonra deneyin ikinci aşaması olan
türbin karakterizasyon işlemi iki kanat yapısı ile farklı rüzgar hızlarında sabit
RPM’de ve Sabit Reynold sayısı için sabit rüzgar hızlarında olacak şekilde deneyler
yapılmış bu deneylerin sonuçları Cp/kanat uç hız oranı grafikleri ile yorumlanmıştır.
Sonuç olarak tezin kurgusu olan rüzgar türbinlerinde deneysel tork ölçümü için farklı
kontrol algoritmalarının karşılaştırılmış, sistemin torku tork metre olmadan ölçülmüş
ve ikinci aşamada farklı türbin yapılarının karakterizasyon ölçümleri yapılmıştır.
Bu çalışmada dikkat edilmesi gereken konu ölçeklendirilen kanat modeline uygun
tepkimeler verecek güçte motor ve seçilen bu motora uygun elektronik ekipmanlar
seçilmelidir.

Erişime Açık
Görüntülenme
17
02.12.2021 tarihinden bu yana
İndirme
1
02.12.2021 tarihinden bu yana
Son Erişim Tarihi
13 Haziran 2024 11:08
Google Kontrol
Tıklayınız
Tam Metin
Tam Metin İndirmek için tıklayın Ön izleme
Detaylı Görünüm
Eser Adı
(dc.title)
Rüzgar türbinlerinde deneysel tork ölçümü için farklı kontrol algoritmalarının karşılaştırılması
Eser Sahibi
(dc.contributor.author)
Ülker, Haydar
Tez Danışmanı
(dc.contributor.advisor)
Ziya Haktan KARADENİZ
Yayıncı
(dc.publisher)
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Tür
(dc.type)
Yüksek Lisans
Özet
(dc.description.abstract)
Enerjinin korunum yasasına göre rüzgardan kaynaklanan hareket enerjisini rüzgar türbinleri vasıtasıyla jenaratöre aktarıp, jenaratörün tasarımı sayesinde bu hareket enerjisini, elektrik enerjisine dönüştürme işlemine rüzgar türbinlerinden elektrik üretme olarak tanımlıyoruz. 1980’den günümüze kadar özellikle son yıllarda rüzgar türbinlerinin verimliliğini artırmak için yapılan bilimsel çalışmalarda elektrik üretimi için kullanılan rüzgar türbinlerini yatay ve dikey olarak iki gruba ayırmak mümkündür. Yatay olarak tasarlanan rüzgar türbinleri daha büyük güç üretmeleri için tasarlanmış ticari işletmeler tarafından yönetilen tesislerde kullanılmaktadırlar. Dikey rüzgar türbinleri ise boyutları genelde küçük, düşük güç üretmeleri için tasarlanmış kurulum ve kullanım kolaylıkları bakımından bireysel ihtiyaçlara cevap verecek niteliktedirler. Bu özelliklerinden dolayı bu tip rüzgar türbinlerinin gelecek yıllarda kullanımının artacağı değerlendirilmektedir. Rüzgar türbinlerinin önemli bir karakteristiği kanat uç hız oranı ile güç ve verim ilişkisini veren grafikleridir. Bu grafikler, kanat uç hızı ve rüzgar hızı değerlerinin oranı sabit tutularak rüzgar yükünün doğurduğu torkun ölçülmesi veya bu şartlar altında yapılan matematiksel analizler ile torkun hesaplanması ile elde edilmektedir. Bu eğriler deneysel olarak ve gerçek çalışma şartlarında ölçülmeye çalışıldığında, ölçülecek tork değerlerinin ve mekanik yapıların büyüklüğü direk tork ölçümünü zorlaştırmaktadır. Direk tork ölçümünün gerçek ölçekteki türbinlerde uygulanmasının zor olması sebebi ile araştırmacılar, mevcut sistemlerin farklı alt sistemlerindeki ölçülebilir büyüklükleri kullanarak rüzgar torkunun gerçek zamanlı izlenmesi için gözlemleyeciler önermişlerdir. Bu yöntemlerin en yaygını elektrik makinalarının kontrolü için rüzgar torkunun bulunması için tasarlanan xx gözlemleyecilerdir. Hassas Tork kontrolünün amacı elektrik makinasının veriminin yükseltilmesidir. Bu tezde deneysel türbin karakterizasyonunda tork metre kullanmadan kontrol algoritması metodu ile tork ölçme ve sistemin torkunu hesapladıktan sonra türbin karakterizasyonunu hesaplama yöntemi denenmiştir. Bu kontrol algoritması hassas hız kontrollü motor ile sürülen PID ve PI sistemi ile oluşturulmuştur. Bu sayede istenilen kanat uç hız oranının sağlanması ile ilgili var olan sistemlerden daha yüksek bir başarım sağlanmıştır. Hassas hız kontrolü için kullanılacak bu sistemler, anlık olarak rüzgar yükünü belirleyeceğinden sistemde ayrıca bir tork sensörü bağlanması gerekmemektedir. Her iki sistemin sonuçları karşılaştırılıp türbin deneylerindeki en uygun yöntem belirlenmiştir. Sistem için en iyi kontrol algoritması belirlendikten sonra deneyin ikinci aşaması olan türbin karakterizasyon işlemi iki kanat yapısı ile farklı rüzgar hızlarında sabit RPM’de ve Sabit Reynold sayısı için sabit rüzgar hızlarında olacak şekilde deneyler yapılmış bu deneylerin sonuçları Cp/kanat uç hız oranı grafikleri ile yorumlanmıştır. Sonuç olarak tezin kurgusu olan rüzgar türbinlerinde deneysel tork ölçümü için farklı kontrol algoritmalarının karşılaştırılmış, sistemin torku tork metre olmadan ölçülmüş ve ikinci aşamada farklı türbin yapılarının karakterizasyon ölçümleri yapılmıştır. Bu çalışmada dikkat edilmesi gereken konu ölçeklendirilen kanat modeline uygun tepkimeler verecek güçte motor ve seçilen bu motora uygun elektronik ekipmanlar seçilmelidir.
Kayıt Giriş Tarihi
(dc.date.accessioned)
21.02.2018
Açık Erişim Tarihi
(dc.date.available)
2018-02-21
Yayın Tarihi
(dc.date.issued)
2017
Yayın Dili
(dc.language.iso)
tr
Konu Başlıkları
(dc.subject)
Rüzgar türbinleri
Tek Biçim Adres
(dc.identifier.uri)
Http://hdl.handle.net/11469/294
Analizler
Yayın Görüntülenme
Yayın Görüntülenme
Erişilen ülkeler
Erişilen şehirler
6698 sayılı Kişisel Verilerin Korunması Kanunu kapsamında yükümlülüklerimiz ve çerez politikamız hakkında bilgi sahibi olmak için alttaki bağlantıyı kullanabilirsiniz.

creativecommons
Bu site altında yer alan tüm kaynaklar Creative Commons Alıntı-GayriTicari-Türetilemez 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır.
Platforms