Görüntüleme
16
İndirme
4
Bu çalışmada, yüksek güç transformatörlerinde oluşan kısmi deşarjın (partial discharge, PD) tespiti için diyafram tabanlı Fabry-Perot interferometrik fiber optik basınç sensör (DTFP-FOBS) için boyutlarının küçültülerek algılama parametrelerinin (frekans, hassasiyet) optimizasyonu araştırılmıştır. DTFP-FOBS’ların boyutları ve algılama parametreleri sensörde kullanılan diyafram tarafından belirlenir. Diyaframın yapıldığı malzeme, yarıçap ve kalınlık bu parametreleri belirleyen faktörlerdir. PD algılamak için DTFP-FOBS’larda büyük bir çoğunlukla diyafram malzemesi olarak silikadan (SiO2) faydalanılmaktadır. Fakat, SiO2 diyaframın yarıçapının literatürde belirlenmiş olan değerlerden daha küçük seçilmesi sensörün rezonans frekansının (900 kHz-3 MHz) çok yükselmesine ve PD algılama bandı (20 kHz-200 kHz) dışına çıkmasına sebep olmaktadır. Ayrıca, çapı küçülmüş olan sensörün hassasiyetliği de azalmaktadır. Bu dezavantajların ortadan kaldırılması için alternatif bir polimer diyafram olarak selüloz triasetat (cellulose triacetate, CTA) önerilmiştir. Bu amaç ile her iki diyaframın farklı yarıçap ve kalınlıklarda sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan benzetim çalışmaları sayesinde sensör hassasiyeti ve rezonans frekans parametreleri karşılaştırılmıştır. Elde edilen benzetim sonuçları ışığında CTA diyaframın 20 µm kalınlıkta 225 µm yarıçapta rezonans frekansı 197 kHz olarak hesaplanırken, SiO2’nın bu frekans değerine ulaşabildiği en küçük yarıçap değeri 530 µm olarak belirlenmiştir. Bu geometrik boyutlarda CTA’dan yapılmış olan diyaframın boyutu daha düşük olmasına rağmen hassasiyeti 2 katına çıkmıştır. Sonuç olarak, PD uygulaması özelinde DTFP-FOBS’larda, CTA’nın diyafram malzemesi olarak kullanılmasının, SiO2 diyaframa göre sensor boyutlarının %66 oranında küçültülebileceği görülmüştür.
In this study, the detection of partial discharge (partal discharge, PD) formed in high-power transformers (FABRY-PEROT interferometric fiber optical pressure sensor (DTFP-FOBS) for the detection of the dimensions of the detection parameters (frequency, sensitivity) has been studied. The size and detection parameters of the DTFP-FOBS are determined by the diameter used in the sensor. The material in which the diaphragm is made, the semiconductor and the thickness are the factors that determine these parameters. To detect PD, DTFP-FOBS mostly uses silicate (SiO2) as a diaframe material. However, the selection of the semiconductor of the SiO2 diaphragm less than the values specified in literature causes the sensor's resonance frequency (900 kHz-3 MHz) to increase considerably and the PD detection band (20 kHz-200 kHz) to exceed. In addition, the sensory sensitivity of the diameter is also reduced. To eliminate these disadvantages, cellulose triasetate (CTA) is recommended as an alternative polymer diyaframe. For this purpose, the comparison work by the method of final elements in different semiconductors and thicknesses of both diamonds has compared sensor sensitivity and resonance frequency parameters. In light of the result of the comparison, the resonance frequency of the CTA diamond is calculated at 225 μm in a thickness of 20 μm at 197 kHz, while the smallest semiconductor value that SiO2 can reach this frequency is determined at 530 μm. Although the diameter made from CTA in these geometric dimensions is smaller, its sensitivity has doubled. As a result, in the DTFP-FOBS specific PD application, the use of CTA as a diaframe material has been shown to be reduced by 66% of the sensor sizes according to SiO2 diaframe.
In this study, the optimization of sensing parameters (frequency, sensitivity) was investigated for the diaphragm-based Fabry-Perot interferometric fiber optic pressure sensor (DTFP-FOBS) for detection of partial discharge (partial discharge, PD) formed in high power transformers. The dimensions and detection parameters of the DTFP-FOBS are determined by the diaphragm used in the sensor. The radius and thickness values of the diaphragm used in determining the sensor dimensions are the most effective parameters. In order to detect PD, DTFP-FOBS mostly use silica (SiO2) as diaphragm material. However, the reduction of the radius of the SiO2 diaphragm ensures the resonance frequency (900 kHz-3 MHz) of the sensor to rise too high and goes out of the PD detection band (20 kHz-200 kHz). In addition, the sensitivity of the sensor, whose diameter is reduced, decreases. To eliminate these disadvantages, cellulose triacetate (cellulose triacetate, CTA) has been proposed as an alternative polymer diaphragm. For this purpose, sensor sensitivity and resonance frequency parameters were compared thanks to simulation studies of both diaphragms with different radii and thicknesses using the finite element method. In the light of the simulation results obtained, the fundamental frequency of the CTA diaphragm was calculated as 197 kHz at the radius of 225 µm and the thickness of 20 µm, while the smallest radius value at which SiO2 could reach this frequency was determined as 530 µm. Although the diaphragm made of CTA in these geometric dimensions is smaller in size, its sensitivity has doubled. As a result, it has been observed that the use of CTA as a diaphragm material in DTFP-FOBS specifically for PD application, sensor dimensions can be reduced by 66% compared to SiO2 diaphragm.
Alan : Fen Bilimleri ve Matematik; Mühendislik
Dergi Türü : Uluslararası
Makale Detay 
Benzer Makaleler
PDF Görüntüle
Dergi Bilgisi
Eseri Dinleyin
Alıntı Yap
Bu Sayfayı Yazdırın
Paylaş
Mendeley
