Elektrikli lokomotif sistemlerinde gerilim dönüşümünü gerçekleştirip konverter ve trenin iç ihtiyaç donanımlarına güç sağlayan eleman cer transformatörüdür. Cer transformatörlerinin tasarımı aşamasında, belirlenmesi gerekli olan kritik elektriksel parametreler bulunmaktadır. Bu parametrelerden en önemli olanlardan biri de transformatörün kaçak reaktans değeridir. Transformatörün kaçak reaktans değerine göre konverter sistemlerinin çalışması etkilenmektedir. Uyum açısından cer transformatörlerinin kaçak reaktans değerleri belirlenen aralıklarda olmalıdır. Bundan dolayı da tasarım aşamasında cer transformatörü dizaynının kaçak reaktans değerlerinin doğru bir şekilde hesaplanabilmesi önem taşımaktadır. Bu aşamada ise teorik hesaplamalar cer transformatörünün yapısı gereği yetersiz kalabilmektedir. Cer transformatörlerinde genellikle birden fazla sayıda cer çıkışı olmakla beraber yüksek gerilim tarafında paralel sargı yapısı bulunmaktadır. Bu paralel sargıların kendi aralarında bulunan kuplajdan dolayı teorik hesaplamaların doğruluğu sınırlı olmaktadır. Bu aşamada sonlu elemanlar yöntemi (SEY) gibi nümerik analiz programları ile modelleme gerçekleştirilip sonuçlar hesaplanabilmektedir. Bu çalışmada örnek bir cer transformatörü üzerinde sonlu elemanlar yöntemi ile kaçak reaktans hesaplama uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Modelleme çalışmaları yapılırken farklı geometrik eksen sistemleri kullanılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bunun yanında ilgili cer transformatörü üzerinde saha testleri gerçekleştirilmiş ve analiz sonuçları ile test sonuçları karşılaştırılmıştır. Çalışmanın sonucunda cer transformatörlerinde kaçak reaktans hesaplamalarında sonlu elemanlar yönteminin kullanımı açıklanmış ve gerekliliği vurgulanmıştır.
In electric locomotive systems, the traction transformer is the component that performs voltage transformation and provides power to the converter and internal equipment of the train. During the traction transformers' design phase, critical electrical parameters need to be determined. One of the most important of these parameters is the leakage reactance value of the transformer. The operation of the converter systems is affected by the leakage reactance value of the transformer. In terms of compliance, the leakage reactance values of the traction transformers should be within the specified ranges. Therefore, it is important to accurately calculate the leakage reactance values of the traction transformer during the design phase. Theoretical calculations may be insufficient due to the structure of the traction transformer. Traction transformers usually have more than one traction output and parallel winding structure on the high-voltage side. The theoretical calculations are insufficient due to the coupling between these parallel windings. Calculations can be performed with numerical analysis programs such as the finite element method, and results can be calculated. In this study, leakage reactance calculation applications were performed on a sample traction transformer using the finite element method (FEM). Different geometric axis systems were used during the modeling studies, and the results were compared. In addition, field tests were performed, and the analysis results were compared. As a result of the study, the use of the finite element method in leakage reactance calculations in traction transformers is explained, and its necessity is emphasized.
