Havai güç hatlarının etrafındaki elektromanyetik alanlardan enerji hasadı / Energy harvesting from electromagnetic fields around overhead power lines

Abstract

Gelişen teknoloji ile çok düşük güçlerde (miliwatt) çalışabilen sensörler gün geçtikçe artmaktadır. Sensörler yardımıyla iletim hatlarında ölçme, takip ve uyarı işlemleri kolaylıkla yapılabilmektedir. Günümüzde bu küçük güçlü sensörlerin çalışabilmesi için gerekli olan enerji güneş, rüzgâr enerjisi gibi sistemlerle sağlanabilmektedir. Bu sistemler olumsuz çevresel koşullardan çok fazla etkilenip ek bakım masraflarına yol açmaktadır. İletim hatları etrafındaki manyetik alanlardan enerji hasatlaması yöntemi ile olumsuz çevresel koşullarının etkileri en aza indirilebilir. Elektromanyetik alan enerji hasatlayıcıları, iletim hattının pirmer sargı ve hasatlayıcı üzerindeki sargıların ise sekonder sargıları olduğu iki parçalı transformatör gibi düşünülebilir. Verimin oldukça düşük olduğu bu sistemlerde iletim hattı üzerine yerleştirilebilecek boyutlardaki hasatlayıcılardan miliwatt seviyelerinde enerji elde edilebilmektedir. Bu seviyedeki enerji ile birçok sensörü çalıştırmak mümkündür. Böylece iletim hatlarından veri eldesine imkân sağlanır. Bu tez çalışmasında iletim hatlarından veri elde etmeye yönelik hasatlayıcılar, sensör ve veri toplama kartı tasarlanmış ve testleri gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda; üç farklı nüve geometrisine sahip hasatlayıcıların sayısal analizleri Ansys Maxwell yazılımı ile yapılmıştır. Daha sonra laboratuvarda yapılan ön testlerle hasatlayıcıların farklı hat akımlarında hasatladığı gerilim ve güç ölçülmüştür. Analiz sonuçları ve ön test sonuçları incelenerek yüksek akımın olduğu havai iletim hatlarında kullanılması uygun geometrik yapının (çift C) modeli olabileceği tespit edilmiştir. Endüstriyel testinde kullanılmak üzere; hava sıcaklığı, nem, basınç, yükseklik, hava kalitesi ve trafo sıcaklığı ölçümü yapabilen ve bu verileri RF verici ile uzak mesafeye iletebilecek bir devre tasarlanmıştır. Veri toplama kartına gelen veriler; bilgisayar ara yüz programı ile belirli periyotlarda kaydedilebilmekte ve verilerin zamana göre grafikleri elde edilebilmektedir. Bu devrenin enerjisi elektromanyetik alandan hasatlanan enerji ile karşılamaktır. Endüstriyel testi bir dağıtım transformatörü üzerinde yapılmıştır. Endüstriyel testinde transformatör besleme hattına monte edilen hasatlayıcı, sensör devresini besleyen bataryayı yeteri bir güçte şarj edip sistemin normal bir şekilde çalışması sağlamıştır.