Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi
Yıl: 2023 Cilt: 38 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 2147 - 2154 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.971960 İndeks Tarihi: 29-09-2023
Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi
Öz: Bu çalışmada, hava araçlarında kullanılan yüksek gerilimli güç kablolarının döşeme koşullarının belirlenmesi amacıyla akım taşıma kapasitelerini etkileyen baskın etkenlerden olan ısıl davranışı sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Bu amaçla kablonun ve döşendiği ortamın sıcaklığı ile akım taşıma kapasitesi arasındaki ilişkiyi gözlemlemek için elektrik-ısıl çoklu fiziksel analiz modeli oluşturulmuştur. Analizlerde SAE AS22759/1 standartına uygun bir damarlı, 2 AWG (39,19 mm2) kesitli kablolar göz önüne alınmıştır. Çalışma kapsamında hem ortam sıcaklığının hem de kablolar arası uzaklığın kablonun akım taşıma kapasitesine etkisi incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda, kablolar arasındaki uzaklığın azalmasının kablonun akım taşıma kapasitesinin azalmasına; ortam sıcaklığının azalmasının da kablonun akım taşıma kapasitesinin artmasına neden olduğu görülmüştür.
Anahtar Kelime: Multi-Physical analysis of the effect of cable layout, distance between cables and ambient temperature on cable current carrying capacity in air vehicle wiring with finite element method
Öz: In this paper, in order to determine the laying conditions of power cables used in air vehicles, the thermal behavior, which is one of the dominant factors affecting the current carrying capacity, was investigated by the finite element method. For this purpose, electrical-thermal multiple physical analysis model was created in COMSOL programme to observe the relationship between the temperature of the cable and the environment in which it is laid and the current carrying capacity. In the analysis, 2 AWG (39.19 mm2) cross-section cables in accordance with SAE AS22759/1 standard were taken into consideration. Within the scope of the study, the effect of both the ambient temperature and the distance between the cables on the current carrying capacity of the cable was examined. Considering the maximum temperature value (200°C) that the selected cables can withstand, while there is a distance of 75 mm between the cables it has been observed 198A for a cable. When the distance between the cables is 30 mm and the cables are adjacent, current values are as 184A and 181A, respectively. When the cables are in adjacent, analysis was performed for ambient temperature values of 70°C, 50°C and 20°C. According to these ambient temperature values, current carrying capacity is calculated as 179A, 191,5A and 205A respectively. As a result of the analysis, the decrease in the distance between the cables causes the current carrying capacity of the cable to decrease and it has been observed that the decrease in the ambient temperature also causes the current carrying capacity of the cable to increase.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Erdoğan H. Y., Ocaklı S., Erdem S., Yılmaz A.E., Aviyonik güç dağıtım sistemleri ve irtifanın hava araçlarında kullanılan iletim hatları üzerindeki akım taşıma kapasitesine etkisi, VII. Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı, 2018.
- 2. Çoruh N., Aras F., Kaya N., Ciğerci İ., A Maintenance-Oriented Assesment of Aging and Deterioration of Aircraft Cable System, Engineer and Machinery, 60 (694), 1-9, 2019.
- 3. Berger R., Aircraft electrical propulsion, the next chapter of aviation, Aircraft Electrical Propulsion, 2017.
- 4. Christou I., Optimisation of high voltage electrical systems for aerospace applications. (Doctoral dissertation). The University of Manchester, The Faculty of Engineering and Physical Sciences, School of Electrical and Electronic Engineering, 2011.
- 5. Cotton I., Gardner R., Schweickart D., Grosean D., Severns C., Design Considerations for Higher Electrical Power System Voltages in Aerospace Vehicle., IEEE, 2016.
- 6. FAA, Aircraft Electrical Wiring Interconnect System (EWIS) Best Practices, 2018.
- 7. Rickman S. L. ve Iannello C. J., Heat transfer analysis in wire bundles for aerospace vehicles, 14 International Conference on th Simulation and Experiments in Heat Transfer and its Applications, 2016.
- 8. Kocatepe C., Arıkan O., Kumru C. F. ve Akbulut A., Yüksek gerilim kablolarının farklı döşeme koşullarında ısıl analizi, ELECO 2012 Elektrik - Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, Bursa, 2012.
- 9. SAE AS50881, Society of Automotive Engineers International Aerospace Standard, Wiring Aerospace Vehicle, 2019.
- 10. Küçükaydın B., Arıkan O., Ortam koşullarının yeraltı kablolarının sıcaklığı ve akım taşıma kapasitesi üzerindeki etkisi, ELECO 2014 Elektrik – Elektronik – Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, 2014.
- 11. Karahan M., Kalenderli Ö., Coupled electrical and thermal analysis of power cables using finite element method, www.intechopen.com, 2011.
- 12. Durai N., Ukil A., Ampacity estimation for HV submarine power cables installed in saturated seabed, IEEE International Conference on Power Electronics, Drives, Energy, 2019.
- 13. Sedaghat A., León F., Thermal analysis of power cables in free air: Evaluation and Improvement of the IEC Standard Ampacity Calculations, IEEE Transactions on Power Delivery, 29(5), 2306- 2314, 2014.
- 14. Karahan M., Varol H. S., Kalenderli Ö., Güç kablolarının elektrik ve ısıl zorlanmaların etkisi altında sıcaklık dağılımlarının ve ömürlerinin belirlenmesi. 12. Ulusal Elektrik-Elektronik-Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Konferansı, Eskişehir, 2007.
- 15. Izquierdo P., Azcona R., Jerro L., Electrical Power Distribution System (HV270DC), for Application in More Electric Aircraft, Military Air Systems-Defense and Security Division, 2010.
- 16. ASTM F2639-18, Standard Practice for Design, Alteration, and Certification of Aircraft Electrical Wiring Systems, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2018, www.astm.org.
- 17. Duraisamy N., Ukil A., Cable Ampacity Calculation and Analysis for Power Flow Optimization, IEEE, 2016.
- 18. Karaca G., Kablolarda Elektriksel ve Isıl Zorlanmaların Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Çoklu Analizi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitü, İstanbul, 2006.
- 19. Erdoğan H., Ocaklı S., Erdem S., Yılmaz A., Aviyonik Güç Dağıtım Sistemleri ve İrtifanın Hava Araçlarında Kullanılan İletim Hatları Üzerindeki Akım Taşıma Kapasitesine Etkisi, VII. Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı, Samsun, 2018.
- 20. Kocar I., Ertas A., Thermal analysis for determination of current carrying capacity of PE and XLPE insulated power cables using finite element method, IEEE MELECON, 2004.
- 21. Karahan M., Sonlu elemanlar metodu kullanılarak güç kablolarının ısıl analizi ve akım taşıma kapasitesinin değerlendirilmesi, Doktora Tezi, Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2007.
- 22. Minaz M., Yıldız K., Short Circuit Fault Analysis of BLDC Motor by Finite Element Method, Dicle University Journal of Engineering, 12 (1), 1-21, 2021.
- 23. Memiş S., Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Yıldırımın Uçaklara olan Etkilerinin İncelenmesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitü, İstanbul, 2019.
- 24. SAE AS22759/1, Society of Automotive Engineers International Aerospace Standard. Wire, Electrical, Fluoropolymer-Insulated, Copper or Copper Alloy, 2018.
- 25. Aras F., Oysu C., Thermal analysis of 154 kV underground cable joint using finite element method, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 22 (3), 281-286, 2007.
| APA | YILDIZ B, Ö, Altay Ö (2023). Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi. , 2147 - 2154. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| Chicago | YILDIZ BURHAN MERT, Özcan Kalenderli,Altay Özkan Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi. (2023): 2147 - 2154. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| MLA | YILDIZ BURHAN MERT, Özcan Kalenderli,Altay Özkan Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi. , 2023, ss.2147 - 2154. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| AMA | YILDIZ B, Ö,Altay Ö Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi. . 2023; 2147 - 2154. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| Vancouver | YILDIZ B, Ö,Altay Ö Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi. . 2023; 2147 - 2154. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| IEEE | YILDIZ B, Ö,Altay Ö "Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi." , ss.2147 - 2154, 2023. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| ISNAD | YILDIZ, BURHAN MERT vd. "Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi". (2023), 2147-2154. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.971960 |
| APA | YILDIZ B, Ö, Altay Ö (2023). Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(4), 2147 - 2154. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| Chicago | YILDIZ BURHAN MERT, Özcan Kalenderli,Altay Özkan Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38, no.4 (2023): 2147 - 2154. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| MLA | YILDIZ BURHAN MERT, Özcan Kalenderli,Altay Özkan Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.38, no.4, 2023, ss.2147 - 2154. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| AMA | YILDIZ B, Ö,Altay Ö Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(4): 2147 - 2154. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| Vancouver | YILDIZ B, Ö,Altay Ö Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(4): 2147 - 2154. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| IEEE | YILDIZ B, Ö,Altay Ö "Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38, ss.2147 - 2154, 2023. 10.17341/gazimmfd.971960 |
| ISNAD | YILDIZ, BURHAN MERT vd. "Hava araçlarında kablolamada kablo düzeninin, kablolar arası uzaklığın ve ortam sıcaklığının kablo akım taşıma kapasitesine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile çoklu fiziksel analizi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/4 (2023), 2147-2154. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.971960 |
