Ağır zırhlı araçlara yönelik 800 amper fırçasız 3 fazlı alternatör rotorunun üretimi ve izolasyon analizi

Abstract

Bu çalışmada, ağır zırhlı araçlarda kullanılan, araç çalışma anındayken tüm elektrik ihtiyacını karşılayan akü grubunun şarj edilmesini sağlayan, 3 fazlı, 800 amper, fırçasız bir alternatör rotoru ele alınmıştır. Leopard 2A4 tanklarında kullanılan bu rotorlarda izolasyona bağlı arızaların meydana geldiği bilgisinden yola çıkılarak, rotorun yedek parça olarak kullanılabilecek şekilde tersine üretim yöntemiyle üretimi sağlanmış, üzerinde izolasyon direnci analizleri yapılmıştır. Ürün yedek parça olarak kullanılacağı için boyut ve sargılarında herhangi bir değişiklik uygulanamamıştır. Bir elektrik makinesinin ömrü, esasen yalıtımına bağlıdır. Rotor da bulunan sargıların ulaşabileceği maksimum sıcaklık simülasyon çalışmaları sonucunda 13000 d/dk'da 134,84 ⁰C olarak belirlenmiştir. Rotor izolasyonunda bu değerden yola çıkılarak 180 ⁰C'ye kadar dayanabilen H sınıfı elektriksel yalıtım malzemeleri kullanılmıştır. Ana ve ikaz rotoru olarak iki ana kısımdan oluşan rotora, izolasyon direnci analizlerinde spot okuma, zaman-direnç okuma ve adım gerilimi yöntemleri uygulanmıştır. Üç test de ana ve ikaz rotoruna ayrı ayrı uygulanmış ve rotor izolasyon analiz sonucu iyi olarak yorumlanmıştır. İzolasyon için delinme ve darbe dayanımının en kritik olduğu test olan adım gerilim testi sistematik olarak uygulanmıştır. Değişken adım gerilimlerinin tatbik edildiği bu test esnasında 5 saniye süre ile okunan ölçümlerde ana rotorda izolasyon direncinin 23 ile 392 Mohm seviyeleri arasında regülasyon gösterdiği görülmüştür. Çalışma sonunda, üretilen rotorun izolasyon direncinin, IEEE STD 43-2013 standardının eşik değeri olan 5 Mohmdan büyük ve projede izolasyon direnci için hedeflenen 5-50 Mohm seviyesinde olma kriterinin sağlandığı görülmüştür. Ayrıca projede iyi olması hedeflenen rotor balansı, yaklaşık 0,489 g-cm balanssızlık miktarı sağlanarak elde edilmiştir. Bu balans değeri üzerinden üretilen rotor Kara Kuvvetleri Komutanlığı 1'inci Ana Bakım Merkezi Komutanlığı Tank Palet de test edilmiştir ve testi geçmiştir. Rotor yedek parça olarak kullanılmaya hazır hale getirilmiştir.

In this study, a 3 phase, 800-amp, brushless, oil cooled alternator rotor which is used for charging the battery pack in heavy-duty armored vehicles was handled. The rotor is used on the Leopard 2A4 tanks. Because the rotor has insulation failing, the tank doesn't work. Therefore, it was found necessary to reproduce with reverse manufacturing method for using as spare part, and insulation resistance analyzes carried out. No changes in size and windings of rotor have been applied for the product is to be used as the alternator spare part. Life span of electric machine depends on mostly its isolation. As a result of simulation studies, maximum temperature was obtained 134.84 ⁰C in windings of rotor at 13000 RPM. H class insulation electrical materials which can withstand up to 180 ⁰C have been used in the rotor insulation due to this value. On the rotor which consists of two main parts as main and exciter rotor, spot, time-resistance and step voltage test methods were carried out in insulation resistance analysis. Three tests were applied separately to the main and exciter rotor and the rotor isolation analysis result was interpreted as good. The step voltage test, which is the most critical test for puncture and impact resistance on the rotor insulation, has been systematically applied. During this test, in which variable step voltages were applied, the readings measured for 5 seconds showed that insulation resistor was regulated between 23 and 392 megohm levels on the main rotor. At the end of the study, it was found the insulation resistance of the produced rotor is greater than of 5 megohm which is the threshold value of the IEEE STD 43-2013 standard and targeted resistance level of 5-50 megohm is satisfied. Also the successful rotor balancing, which is another target in the project, is obtained by providing with unbalance amount of about 0,489 g-cm. The produced rotor has been tested and passed the test at the 1st Main Maintenance Center Command. The rotor is ready for use as spare part of the alternator.