Demiryolu taşımacılığında kullanılmakta olan elektrikli lokomotiflerde cer gücünü sağlamak için birden fazla sistem ve ekipman kullanılmaktadır ve bunlardan biri de cer transformatörleridir. Cer transformatörü tasarımı aşamasında analiz edilmesi gerekli olan önemli parametreler bulunmaktadır. Bu parametrelerden biri de transformatör üzerinde oluşan sargı girdap akımı kayıplardır. Bunun yanında, cer transformatörlerinin beslediği konverter elemanlarının doğası gereği, cer transformatörü sargıları harmonikli akımlar ile yüklenmektedir. Harmonikli akımlar ile yüklenen sargılarda girdap akımı kayıpları önemli derecede artabilmektedir. Temel bileşende oluşan girdap akımı kayıplarından harmonikli durumda oluşacak olan kayıpların hesaplanmasından IEC 61378-1:2011 standardında bahsedilmektedir. Buna göre harmonikli akımlar ile yüklenme durumunda kayıp hesabının daha doğru bir şekilde yapılabilmesi için sargılarda temel bileşende meydana gelen radyal ve eksenel girdap akımı kayıplarının ayrı ayrı bilinmesi gerekmektedir. Bu kayıp değerlerinin teorik yaklaşımlar ile hesaplanması ise radyal kayıplar için mümkün olmamaktadır. Çünkü oluşan bu kayıplar sargılar üzerinde oluşan manyetik alandan dolayı olmaktadır ve bu manyetik alanın dağılımının hesaplanması gerekmektedir. Bu aşamada sonlu elemanlar yöntemi gibi nümerik analiz yöntemleri kullanılabilmektedir. Bu çalışmada ise örnek bir cer transformatörü üzerinde sonlu elemanlar yöntemi ile sargı girdap akımı kayıplarının bileşenleri hesaplanmıştır. Bu amaçla hem teorik yaklaşım, hem sonlu elemanlar yöntemi destekli teorik yaklaşım ile analizler gerçekleştirilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.
In electric locomotives used in railway transportation, multiple systems and equipment are used to provide traction power, and one of them is traction transformers. There are important parameters need to be analyzed during the traction transformer design phase. One of these parameters is the winding eddy losses. In addition, due to the nature of the converter components fed by the traction transformers, the traction transformer windings are loaded with harmonic currents. Eddy losses could increase significantly when windings loaded with harmonic currents. The calculation of the losses that will occur in harmonic loading from the eddy losses in the fundamental component is mentioned in the IEC 61378-1:2011 standard. Accordingly, radial and axial losses occurring in the fundamental component in the windings should be known separately to make the loss calculation more accurate when loading with harmonic currents. Calculating these loss values with theoretical approaches is not possible for radial losses. Because these losses are due to the magnetic field on the windings, the distribution of this magnetic field must be calculated. At this stage, numerical analysis methods such as the finite element method can be used. In this study, the components of winding eddy losses are calculated using the finite element method on a sample traction transformer. For this purpose, both the theoretical approach and the theoretical approach supported by the finite element method are analyzed, and the results are compared.
