Değişken cam elyaf dizilimli izolatörlerde mekanik ve dielektrik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, kum dolgulu ve farklı fiber yönlendirmeli cam elyaf takviyeli kompozit izolatörlerin fiber dizilimine bağlı olarak mekanik ve elektriksel performanslarındaki değişim incelenmiştir. Literatürde çoğunlukla kum dolgu veya sabit yönlendirmeyle üretilen izolatörlerin aksine, bu tez kapsamında farklı yönlendirilmiş laminasyon stratejileri (0°, 90°, ±45°, ±90°) uygulanmıştır. Amaç, fiber diziliminin hem mekanik dayanım hem de dielektrik özelliklerinin üzerindeki etkilerini ortaya koymaktır. Yapılan üretimlerde fiber hacim oranı sabit tutulmuş, el yatırması yöntemiyle numuneler hazırlanmıştır. Çekme ve eğilme deneyleri sonucunda, fiber yöneliminin kritik bölgelerdeki kırılma davranışına etkisi değerlendirilmiş, daha dayanıklı ve daha kompakt izolatör tasarımları için veri sağlanmıştır. Ayrıca, sonlu elemanlar yöntemi (FEA) kullanılarak izolatör yapıları bilgisayar ortamında modellenmiş, bu sayede farklı fiber yönelimlerine ait gerilme dağılımları ve mekanik tepkiler detaylı şekilde analiz edilmiştir. Buna ek olarak, değişken fiber diziliminin izolatörlerin dielektrik performansı üzerindeki etkileri, meger testi, uygulanan gerilim ve kısmi deşarj testleriyle değerlendirilmiştir. Sonuçlar Maxwell analiziyle doğrulanmıştır.In this study, the variation in mechanical and electrical performance of sand-filled, glass fiber–reinforced composite insulators with different fiber orientations were investigated as a function of fiber layup. Unlike most studies in literature which typically examine sand filled or fixed-orientation insulators, this thesis implements diversified laminations (0°, 90°, ±45°, ±90°). The aim is to elucidate how fiber architecture affects both mechanical strength and dielectric properties. In the fabrication process, the fibre volume fraction was kept constant, and specimens were prepared using the hand lay-up method. Tensile and bending tests were conducted to evaluate the impact of fibre orientation on fracture behaviour in critical regions, providing data for designing more robust and compact insulator configurations. In addition, the insulator structures were modelled in a computer environment using the finite element method (FEA), allowing for a detailed analysis of stress distributions and mechanical responses associated with different fibre orientations. Additionally, the effect of variable fibre orientation on the dielectric performance of the insulators was assessed through meger test, applied voltage and partial discharge tests. The results were validated by Maxwell analysis.