Bu çalışmada sonlu elemalar metodu ile üç farklı sonlandırma modeli incelenmiştir. Yapısal, elektrik ve ısıl dağılımları analiz edilip sonuçlar değerlendirilmiştir.
Deneysel sonuçlar için vida bağlantılı klemens eki için 2,5 mm ² kesitli bakır tesisat kablosu kullanılmıştır. Bu iletken ile klemens vidası farklı kuvvetlerle torklu tornavida kullanılarak 0,3 [Nm] , 0,4 [Nm] ve 0,5 [Nm] ile kablo eki gerçekleştirilmiştir. Farklı sertlik derecelerine sahip olan vida (çelik alaşım) ile iletken (bakır) farklı kuvvetlerle temas ettirildiğinde iletken yüzeyinde göçük (deformasyon) oluşumu gözlemlenmiştir. Her bir ek uygulamasında iletken yüzyinde farklı deformasyon oluşumu görülmüş ve bu deformasyon ölçüleri çıkartılmıştır. Az kuvvet uygulanarak yapılan vida bağlantılı klemens ekinde vida ile iletken yüzeyi temas yüzeyi ve alanı düşük olmasıyla, ekin gevşek olduğu gözlemlenmiş, çok yüksek kuvvetle yapılan vida bağlantılı klemens ek bölgesinde iletken yüzeyinde çok yüksek göçük (deformasyon) oluştuğu gözlemlenmiştir.
0,3 [Nm] , 0,4 [Nm] ve 0,5 [Nm] tork ile yapılan vida bağlantılı kablo eki elektriksel ve ısıl deneyler için deney düzeneğinde sabit akım altında çalıştırılmıştır. Her bir tork ile yapılan ek te ek bölgesi iletken yüzeyindeki sıcaklık değerleri alınmıştır. Yapılan her bir tork uygulamasında farklı sıcaklık değerlerinin olduğu görülmüştür.
COMSOL Multiphysics yazılımı kullanılarak sonlu elemanlar yöntemiyle yapısal, elekrik ve ısıl sonlandırma yapılmıştır. Bu yöntemde ilk olarak deneyde kullanılan vida bağlantılı klemens ve kablo iletkeni teknik ölçüleri model geometrisi ile birebir ölçülü olarak oluşturulmuştur. Modelde ilk olarak vida bölgesine tork (0,3 [Nm] , 0,4 [Nm] ve 0,5 [Nm] tork değerleri için) uygulanarak ek bölgesi 3D stres ve deformasyon analizleri yapılmıştır. Bu analiz sonuçları deformasyon (göçük) ve stresin (gerilim) uygulanan kuvvete göre değiştiğini göstermektedir. COMSOL Multiphysics analiz sonuçlarının deneysel sonuçlara yakın sonuçlar verdiği görülmüştür. Uygulanan her kuvvete göre deforme olmuş modeller Elektrik- Isıl analizler için kullanılmıştır. Elektrik- Isıl analizler için deneydeki sabit akım değeri modele uygulanarak elektrik akım yoğunlukları ve model sıcaklık değerleri 2D ve 3D olarak aniliz edilmiştir.
Vida bağlantılı klemenslerle yapılan kablo eklerinde;
Çok düşük akım ve gerilim ileten klemens eklerinde ısı oluşumu yüksek akım ve gerilimlerle üretilen ısıya göre elde edilmesi zordur.
78
Yüksek temas direnci, yüksek güç kaybına neden olur buna parelel olarak sıcaklık artışına yol açar. Bu nedenle, akım taşıyan iletkenleri ekleyen herhangi bir ilave kontak, mevcut akım yolu üzerinde ek elektrik direnci oluştrur buda ısı artışına neden olur.
Elektriksel olarak kontak alanı yalıtkan özelliklerinin tam yok sayılamaması nedeniyle mekanik kontak alanından daha küçük olabilmektedir.
Kontak kuvveti ile etkileşim halindeki vida ile iletkenin temas yüzeyi iletken kontak alanını ve buna bağlı olarak kontak direncini değiştirir.
Vida bağlantılı klemensler ile yapılan kablo eklerinde kablo iletkeni sıkıştırma kuvveti önemli olduğu görülmektedir. Kablo iletkeninin istenilen değerden az bir kuvvetle sıkıştırılması bağlantıda ek dirence ve ısınmaya neden olur. Aşırı kuvvetler ile sıkılan vida ile yapılan eklerde ise yine metal malzemenin moleküler yapısında oluşacak gerilimler farklı ortam sıcaklıklarında malzemede istenmeyen sorunlara neden olabilir. Bu nedenle vida bağlantılı ekler yapılırken vida çap değerlerine uygun tork değerleriyle sıkılması bu olası riskleri ortadan kaldırır.
Klemens eki performansının modellenmesindeki zorluklar ise yüzey yapısı, temas yüzeylerinde oluşan sürtünme ve aşınmalar, sıcaklık artışı gibi etkenlerdir.
Elektrik-Isıl –Mekanik testleri zaman alıcıdır ve güç testi laboratuvar tesislerinin kullanılmasını gerektirir. Bu nedenle, özellikle tasarım ve geliştirme aşamalarında, klemens ve konnektörler için bu testlerin sonuçlarını tahmin etmek için güvenilir bir araç kullanmak çok önemlidir. Bu çalışmada kullanılan sonlu elemanlar yöntemi ile klemens eklerinin çalışma altında mekanik- elektrik- ısıl analizleri yapılmıştır. Bu yöntem diğer klemens çeşitleri ve ek yöntemleri için de kullanılabilir.
Bakır yerine yeni elemanlar ilave edilip ve bu ilave oranları değiştirilerek Comsol’da analizler yapılabilir, çıkan bu sonuçlar incelenerek Yapay Sinir Ağları (YSA) ile özellik kestirimi yapılabilir. Bunun yanı sıra iletken çapı ve tork değerleri değiştirlerek bu analizler tekrarlanabilir ve YSA ile özellik kestirimi yapılabilir.
79
KAYNAKLAR DİZİNİ
Adatepe H. ve Güneş T. (2012). “Cıvatalı bağlantılarda emniyetli tork değerinin teorik ve deneysel olarak Belirlenmesi,” TMMOB MMO Mühendis ve Makina Dergisi, cilt 53, sayı 633, 43-51s.
American Society for Testing and Materials, (1991), Copper and Copper Alloys – 1991, Annual book of ASTM standards, USA, 184-200s.
Argun, A. (2011), Cıvata- Somun Bağlantılarında Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Gerilme Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, 3s.
Baş, G. (2005). Elektrik alan kontrollü yüksek gerilim kablolarında alan dağılımının hesaplanması, Yüksek Lisans Tezi, Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Ankara,1-3s.
Bathe, K. J. (2016), Finite element procedures 2.Edition, Printed in the United States of America 2nd edition: fourth printing, 2-3s.
Bircan, G. (2005), Kanca traverslerinin parametrik tasarlanmaları gerilme analizleri ve prototip üretim yöntemlerinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, 28s.
Bocock, G. (2005), “Power supply technical guide”, XP Power.
Chapman D. (1998-2016), High conductivity copper for electrical engineering, European Copper Institute Publication No Cu0232, 5-6s.
Çavdar, K. (2015), Öngerilmeli cıvata bağlarında çözülme problemleri, Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 20, Sayı 1, 103s.
Çevikalp, S. (2016), Yüksek Basınçlı Sistemlerde Cıvata Üzerindeki Gerilmenin Burç Boyuna Göre Analizi ve Optimum Burç Boyunun Analiz Edilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, 9s.
Çiğdem, M. (1996), İmal Usulleri. Çağlayan Kitabevi, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, 424s. Davis, J. R. (2001), Copper and Copper Alloys, ASM İnternational Staff, 452s.
Dönmezler, Y. (2010), Fırçasız doğru akım motorlarında moment titreşimlerinin azaltılması, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, 20s.
Frank B. Rowley, M.E. Axel B. Algren, M. S. (M. E.) (1937), Thermal Conductivitiy of Bulding Materials, Copyright 1937 by the University Of. Minnesota, 16-24s.
Hacıoğlu, A. (2017). Fonkiyonel derecelendirilmiş konsol kirişlerde büyük yer değiştirmelerin analizi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, 8s.
80
KAYNAKLAR DİZİNİ (devam)
Heindl R. A. ve Mong L. E. (1936), Young’s Modulus of Elasticity, Strenght and Extensibility of Refractories in Tension, Part of Journal of Research of the National Bureau of Standards, Cilt 17, 469-470s. http://akademi.itu.edu.tr/ http://conductivity-app.org/ http://content.lms.sabis.sakarya.edu.tr http://content.lms.sabis.sakarya.edu.tr http://muh.bartin.edu.tr http://physics.bu.edu http://www.bayar.edu.tr/ http://www.emo.org.tr http://www.guven-kutay.ch/ http://www.hexagon.de/ http://www.klemsan.com.tr/ http://www.klemsan.com.tr/ http://www.onka.com.tr http://www.yildiz.edu.tr https://digital.library.unt.edu/ https://spaenaur.com https://tpm.fsv.cvut.cz
Kurban, A.A. (1985), Civata bağlantılarında ve Sızdırmazlığın Önemli Olduğu Sistemlerde Ön Gerilmenin Dinamik Yükleme Açısından İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Kayseri, 2s.
Kutay, G. (2009), Cıvatalar ve somunlar özet ön germeli cıvata bağlantıları, Mühendis ve Makina. (t.y.). Bağlantı Elemanları Cilt 51, sayı 602
81
KAYNAKLAR DİZİNİ (devam)
Kutucu, K. (2009). Sonlu elemanlar yöntemi ile üç boyutlu elektrik alan analizi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, 1-3s.
Küçükaydın, B. (2015). Yüksek gerilim yer altı kablolarının ısıl analizi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, xvi.s.
McAllister, D., (1997), Electric cables handbook (Third edition), Granada Technical Book Ltd., Great Britain, England, 1-10s.
Mollamahmuoğlu, H.H. (2009). Kablo eklerinin elektriksel ve ısıl analizi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, 1-3s.
National Semiconductor Corporation (2002), “Introduction to power supplies”, Application Note 556, September 2002, 1-2s.
Pençe, E. (2007), Eğitim amaçlı ansys paket programının tanıtılması, Ansys Öğretimi Ve Uygulama Örnekleri, Yüksek Lisans Tezi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Zonguldak, 1s. Simon N. J., Drexler E.S. Reed R. P.(1992). Properties of copper and copper alloys at cryogenic temperatures - NIST Monograph 177, National Institute of Standards and Technology, U.S. Department of Commerce, Washington, D.C., Feb 1992, 20-22s.
Tirupathi R. C. Ashok D. B, (2002), İntroduction to Finite Elements in Engineerings, Third Edition, 2002, Printed in the United State of America, by Prentice·Hall, Inc., 1.
Ying Hu, Bo Yang, Shi D. Nie ve Guo X. Dai (Aralık 2015) .Performance of high strength structural bolts ın tansion: effects of tolerance classes, International Conference on Performance- based and Life-cycle Structural Engineering, 776-781s.
82
ÖZGEÇMİŞ
Kişisel Bilgiler
Soyadı, adı : AKSOY, Hüseyin
Uyruğu : T.C.
Medeni hali : Evli
Doğum tarihi ve yeri : 01.06.1978 Simav
Eğitim Bilgileri
Derece Eğitim Birimi Mezuniyet Tarihi
Lisans Kocaeli Üniversitesi/ Elektrik Öğretmenliği 2001 Lise Simav Endüstri Meslek Lisesi 1994 İlköğretim Simav Lisesi Ortaokulu 1991
Adres Bilgileri
Adres : 4 Eylül Mah. Tevfik Fikret Cad 2. Sok. No:19 Simav / KÜTAHYA Cep Tel : 0541 644 41 93