The influence of the design of the stator winding of a synchronous-reactive generator on increasing its energy efficiency
Introduction. Increasing the energy efficiency of electric generators is a pressing task for various areas of energy, in particular for autonomous systems and transport. Synchronous-reactive generators (SRGs) are becoming increasingly widespread due to their simple design, absence of magnets and mec...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/338013 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Institution
Electrical Engineering & Electromechanics| id |
eiekhpieduua-article-338013 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Electrical Engineering & Electromechanics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-09-02T02:51:14Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
synchronous-reactive generator winding rotor speed torque energy efficiency |
| spellingShingle |
synchronous-reactive generator winding rotor speed torque energy efficiency Iegorov, O. B. Kundenko, M. P. Iegorova, O. Yu. Mardziavko, V. A. Rudenko, A. Yu. The influence of the design of the stator winding of a synchronous-reactive generator on increasing its energy efficiency |
| topic_facet |
synchronous-reactive generator winding rotor speed torque energy efficiency синхронно-реактивний генератор обмотка ротор частота обертання обертовий момент енергоефективність |
| format |
Article |
| author |
Iegorov, O. B. Kundenko, M. P. Iegorova, O. Yu. Mardziavko, V. A. Rudenko, A. Yu. |
| author_facet |
Iegorov, O. B. Kundenko, M. P. Iegorova, O. Yu. Mardziavko, V. A. Rudenko, A. Yu. |
| author_sort |
Iegorov, O. B. |
| title |
The influence of the design of the stator winding of a synchronous-reactive generator on increasing its energy efficiency |
| title_short |
The influence of the design of the stator winding of a synchronous-reactive generator on increasing its energy efficiency |
| title_full |
The influence of the design of the stator winding of a synchronous-reactive generator on increasing its energy efficiency |
| title_fullStr |
The influence of the design of the stator winding of a synchronous-reactive generator on increasing its energy efficiency |
| title_full_unstemmed |
The influence of the design of the stator winding of a synchronous-reactive generator on increasing its energy efficiency |
| title_sort |
influence of the design of the stator winding of a synchronous-reactive generator on increasing its energy efficiency |
| title_alt |
Вплив конструкції обмотки статору синхронно-реактивного генератора на підвищення його енергоефективності |
| description |
Introduction. Increasing the energy efficiency of electric generators is a pressing task for various areas of energy, in particular for autonomous systems and transport. Synchronous-reactive generators (SRGs) are becoming increasingly widespread due to their simple design, absence of magnets and mechanical contacts, and high reliability. The task of the proposed work is to study the influence of the design of the double winding of the stator of a SRG on its energy characteristics, determine the optimal parameters of the mutual arrangement of the windings, and develop recommendations for increasing the generator efficiency. Goal. Analysis of the influence of the design of the double winding of the stator of a SRG on the output energy characteristics and determine recommendations when designing this type of electrical machines. Methodology. The analysis was carried out using numerical modeling by the finite element method in the ANSYS Maxwell environment. Various options for the mutual arrangement of the main and excitation windings in the generator stator were considered. Results. The influence of the single-layer and double-layer winding design on the output characteristics of the generator was studied. It was found that a two-layer arrangement with a phase shift of 2 slots provides minimal torque ripple, improves the stability of the generator operation and helps to increase the efficiency to 92.5 %. Scientific novelty. For the first time, the effect of the phase shift of the windings on electromagnetic processes in the SRG has been studied in detail, which allows optimizing its design and improving operational performance. Practical value. The results can be used in the design of new generators with improved characteristics for use in wind power, diesel generator sets and autonomous electrical systems. References 19, table 1, figures 12. |
| publisher |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
http://eie.khpi.edu.ua/article/view/338013 |
| work_keys_str_mv |
AT iegorovob theinfluenceofthedesignofthestatorwindingofasynchronousreactivegeneratoronincreasingitsenergyefficiency AT kundenkomp theinfluenceofthedesignofthestatorwindingofasynchronousreactivegeneratoronincreasingitsenergyefficiency AT iegorovaoyu theinfluenceofthedesignofthestatorwindingofasynchronousreactivegeneratoronincreasingitsenergyefficiency AT mardziavkova theinfluenceofthedesignofthestatorwindingofasynchronousreactivegeneratoronincreasingitsenergyefficiency AT rudenkoayu theinfluenceofthedesignofthestatorwindingofasynchronousreactivegeneratoronincreasingitsenergyefficiency AT iegorovob vplivkonstrukcííobmotkistatorusinhronnoreaktivnogogeneratoranapídviŝennâjogoenergoefektivností AT kundenkomp vplivkonstrukcííobmotkistatorusinhronnoreaktivnogogeneratoranapídviŝennâjogoenergoefektivností AT iegorovaoyu vplivkonstrukcííobmotkistatorusinhronnoreaktivnogogeneratoranapídviŝennâjogoenergoefektivností AT mardziavkova vplivkonstrukcííobmotkistatorusinhronnoreaktivnogogeneratoranapídviŝennâjogoenergoefektivností AT rudenkoayu vplivkonstrukcííobmotkistatorusinhronnoreaktivnogogeneratoranapídviŝennâjogoenergoefektivností AT iegorovob influenceofthedesignofthestatorwindingofasynchronousreactivegeneratoronincreasingitsenergyefficiency AT kundenkomp influenceofthedesignofthestatorwindingofasynchronousreactivegeneratoronincreasingitsenergyefficiency AT iegorovaoyu influenceofthedesignofthestatorwindingofasynchronousreactivegeneratoronincreasingitsenergyefficiency AT mardziavkova influenceofthedesignofthestatorwindingofasynchronousreactivegeneratoronincreasingitsenergyefficiency AT rudenkoayu influenceofthedesignofthestatorwindingofasynchronousreactivegeneratoronincreasingitsenergyefficiency |
| first_indexed |
2025-09-17T09:27:46Z |
| last_indexed |
2025-09-17T09:27:46Z |
| _version_ |
1850412241135861760 |
| spelling |
eiekhpieduua-article-3380132025-09-02T02:51:14Z The influence of the design of the stator winding of a synchronous-reactive generator on increasing its energy efficiency Вплив конструкції обмотки статору синхронно-реактивного генератора на підвищення його енергоефективності Iegorov, O. B. Kundenko, M. P. Iegorova, O. Yu. Mardziavko, V. A. Rudenko, A. Yu. synchronous-reactive generator winding rotor speed torque energy efficiency синхронно-реактивний генератор обмотка ротор частота обертання обертовий момент енергоефективність Introduction. Increasing the energy efficiency of electric generators is a pressing task for various areas of energy, in particular for autonomous systems and transport. Synchronous-reactive generators (SRGs) are becoming increasingly widespread due to their simple design, absence of magnets and mechanical contacts, and high reliability. The task of the proposed work is to study the influence of the design of the double winding of the stator of a SRG on its energy characteristics, determine the optimal parameters of the mutual arrangement of the windings, and develop recommendations for increasing the generator efficiency. Goal. Analysis of the influence of the design of the double winding of the stator of a SRG on the output energy characteristics and determine recommendations when designing this type of electrical machines. Methodology. The analysis was carried out using numerical modeling by the finite element method in the ANSYS Maxwell environment. Various options for the mutual arrangement of the main and excitation windings in the generator stator were considered. Results. The influence of the single-layer and double-layer winding design on the output characteristics of the generator was studied. It was found that a two-layer arrangement with a phase shift of 2 slots provides minimal torque ripple, improves the stability of the generator operation and helps to increase the efficiency to 92.5 %. Scientific novelty. For the first time, the effect of the phase shift of the windings on electromagnetic processes in the SRG has been studied in detail, which allows optimizing its design and improving operational performance. Practical value. The results can be used in the design of new generators with improved characteristics for use in wind power, diesel generator sets and autonomous electrical systems. References 19, table 1, figures 12. Вступ. Підвищення енергоефективності електричних генераторів є актуальною задачею для різних сфер енергетики, зокрема для автономних систем та транспорту. Синхронно-реактивні генератори (СРГ) завдяки простій конструкції, відсутності магнітів та механічних контактів, а також високій надійності набувають все більшого поширення. Задача даної роботи полягає у дослідженні впливу конструкції подвійної обмотки статора СРГ на його енергетичні характеристики, визначенні оптимальних параметрів взаємного розташування обмоток та розробці рекомендацій для підвищення ефективності генератора. Мета. Аналіз впливу конструкції подвійної обмотки статора СРГ на вихідні енергетичні характеристики та визначення рекомендацій при проєктуванні такого типу електричних машин. Методологія. Аналіз проводився за допомогою чисельного моделювання методом скінченних елементів у середовищі ANSYS Maxwell. Розглянуто різні варіанти взаємного розташування головної та збуджуючої обмоток у статорі генератора. Результати. Досліджено вплив одношарової та двошарової конструкції обмотки на вихідні характеристики генератора. Встановлено, що двошарове розташування з фазовим зміщенням на 2 пази забезпечує мінімальні пульсації крутного моменту, покращує стабільність роботи генератора та сприяє підвищенню ККД до 92,5 %. Наукова новизна. Вперше детально досліджено вплив фазового зміщення обмоток на електромагнітні процеси в СРГ, що дозволяє оптимізувати його конструкцію та покращити експлуатаційні показники. Практична значимість. Результати можуть бути використані при проєктуванні нових генераторів з покращеними характеристиками для застосування у вітроенергетиці, дизельних генераторних установках та автономних електричних системах. Бібл. 19, табл. 1, рис. 12. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2025-09-02 Article Article application/pdf application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/338013 10.20998/2074-272X.2025.5.01 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 5 (2025); 3-9 Электротехника и Электромеханика; № 5 (2025); 3-9 Електротехніка і Електромеханіка; № 5 (2025); 3-9 2309-3404 2074-272X en uk http://eie.khpi.edu.ua/article/view/338013/326389 http://eie.khpi.edu.ua/article/view/338013/326390 Copyright (c) 2025 O. B. Iegorov, M. P. Kundenko, O. Yu. Iegorova, V. A. Mardziavko, A. Yu. Rudenko http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |