Визначення закономірностей зміни ємності конденсаторного збуджувача зі змінною топологією для асинхронного генератора

Автор(и)

  • Святослав Володимирович Василець Національний університет водного господарства та природокористування, Україна https://orcid.org/0000-0003-1299-8026
  • Катерина Сергіївна Василець Національний університет водного господарства та природокористування, Україна https://orcid.org/0000-0002-7590-0754
  • Антоній Леонідович Залужний Національний університет водного господарства та природокористування, Україна https://orcid.org/0000-0003-2755-1040
  • Володимир Васильович Ільчук Національний університет водного господарства та природокористування, Україна https://orcid.org/0000-0001-9682-6066
  • Владислав Сергійович Глущук Національний університет водного господарства та природокористування, Україна https://orcid.org/0009-0005-5314-669X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.355850

Ключові слова:

асинхронний генератор, стабілізація напруги, нечіткий діапазон, змінна топологія, ємнісний збуджувач

Анотація

Об'єктом дослідження є автономний асинхронний генератор, обладнаний конденсаторним збуджувачем зі змінною топологією. Нехтування впливу частоти обертання ротора та рівня навантаження на необхідну ємність збуджувача, а також складності із її регулюванням у широкому діапазоні, призводять до коливань вихідної напруги. Це є причиною зниження якості електропостачання споживачів. Така проблема вирішена за рахунок виявлення взаємозв’язку необхідної ємності збуджувача з частотою обертання та потужністю навантаження та застосуванням конденсаторної схеми, топологія якої може змінюватися, реалізуючи різні способи з’єднання конденсаторів. Підтверджено пряму залежність необхідної величини ємності збуджувача від потужності навантаження і обернену – від частоти обертання. Встановлено незначимість впливу лінійної взаємодії таких факторів на необхідну ємність. Ширина нечіткого інтервалу коефіцієнта при відносному значенні потужності становить 0,01, для коефіцієнта при частоті обертання – 0,36. Це обумовлює суттєве збільшення невизначеності оцінювання величини необхідної ємності при підвищенні частоти. Підтверджено можливість підтримання вихідної напруги генератора у допустимих за EN 50160 межах за допомогою конденсаторного збуджувача зі змінною топологією. Схема збуджувача дозволяє регулювати ємність відповідно до монотонної висхідної характеристики. Запропонований метод керування ємнісним струмом збудження дозволяє формувати на порядок більше рівнів струму порівняно з аналогами завдяки використанню паралельного, послідовного та змішаного з’єднання конденсаторів. Отримані результати можуть бути застосовані при побудові системи керування конденсаторним збуджувачем зі змінною топологією для автономного асинхронного генератора

Біографії авторів

Святослав Володимирович Василець, Національний університет водного господарства та природокористування

Доктор технічних наук, професор

Кафедра енергетики

Катерина Сергіївна Василець, Національний університет водного господарства та природокористування

Доктор філософії (PhD), доцент

Кафедра автоматизації, комп’ютерно-інтегрованих технологій та робототехніки

Антоній Леонідович Залужний, Національний університет водного господарства та природокористування

Доктор філософії (PhD), доцент

Кафедра енергетики

Володимир Васильович Ільчук, Національний університет водного господарства та природокористування

Старший викладач

Кафедра енергетики

Владислав Сергійович Глущук, Національний університет водного господарства та природокористування

Старший лаборант

Кафедра енергетики

Посилання

  1. Microgrid Market (2026 - 2033). Grand View Research. Available at: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/microgrid-market
  2. Wind Turbine Generator Market Size & Share Analysis - Growth Trends and Forecast (2025 - 2030). Mordor Intelligence. Available at: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/wind-turbine-generator-market
  3. Ullah, M., Guan, Y., Yu, Y., Chaudhary, S. K., Vasquez, J. C., Guerrero, J. M. (2025). Dynamic Performance and Power Quality of Large-Scale Wind Power Plants: A Review on Challenges, Evolving Grid Code, and Proposed Solutions. IEEE Open Journal of Power Electronics, 6, 1148–1173. https://doi.org/10.1109/ojpel.2025.3582012
  4. Chen, H., Zuo, Y., Chau, K. T., Zhao, W., Lee, C. H. T. (2021). Modern electric machines and drives for wind power generation: A review of opportunities and challenges. IET Renewable Power Generation, 15 (9), 1864–1887. https://doi.org/10.1049/rpg2.12114
  5. Induction Generators Market by Type (Grid Connected, Self Excited), Power Rating (High, Low, Medium), Cooling Type, Speed, Application, End Use - Global Forecast 2026-2032. 360iResearch. Available at: https://www.360iresearch.com/library/intelligence/induction-generators
  6. Vasylets, S., Vasylets, K., Ilchuk, V. (2025). Determination of regulation characteristics of capacitor exciter with variable topology for self-excited induction generator. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (134)), 17–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.326178
  7. Sakkoury, K. S., Emara, S., Ahmed, M. K. (2017). Analysis of wind driven self-excited induction generator supplying isolated DC loads. Journal of Electrical Systems and Information Technology, 4 (1), 257–268. https://doi.org/10.1016/j.jesit.2016.08.003
  8. Samanta, J., Chakraborty, S., Sangno, R., Pudur, R. (2025). Study of power quality issues in a renewable-driven self-excited induction generator due to different loads at edge-off grid system. E-Prime - Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy, 11, 100885. https://doi.org/10.1016/j.prime.2024.100885
  9. Khan, M. F., Khan, M. R., Iqbal, A. (2022). Effects of induction machine parameters on its performance as a standalone self excited induction generator. Energy Reports, 8, 2302–2313. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.01.023
  10. Chaturvedi, Y., Kumar, S., Gupta, V. (2020). Capacitance Requirement for Rated Current and Rated Voltage Operation of SEIG Using Whale Optimization Algorithm. Procedia Computer Science, 167, 2581–2589. https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.03.315
  11. Wang, Y.-J., Liu, S.-Y. (2017). Simulation of a Self-excited Three-phase Induction Generator Using the EMTP/ATP. Energy Procedia, 138, 1029–1034. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.10.087
  12. Krishna, V. B. M., Duvvuri, S. S., Sobhan, P. V. S., Yadlapati, K., Sandeep, V., Narendra, B. K. (2024). Experimental study on excitation phenomena of renewable energy source driven induction generator for isolated rural community loads. Results in Engineering, 21, 101761. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.101761
  13. Hasanova, L. (2018). Compensation of Reactive Power of Squirrel-Cage Asynchronous Generators, Used in Wind Power Plants and Small Hydroelectric Power Stations. IFAC-PapersOnLine, 51 (30), 462–467. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.11.317
  14. Ayodele, T. R., Ogunjuyigbe, A. S. O., Adetokun, B. B. (2017). Optimal capacitance selection for a wind-driven self-excited reluctance generator under varying wind speed and load conditions. Applied Energy, 190, 339–353. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.12.137
  15. Chakraborty, S., Samanta, J., Pudur, R. (2024). Experimental analysis of a modified scheme for supplying single-phase remote loads from micro-hydro based three-phase self-excited induction generator. Measurement: Sensors, 33, 101166. https://doi.org/10.1016/j.measen.2024.101166
  16. Chanu, L. K., Chakraborty, S., Pudur, R. (2024). Real-time analysis of voltage and frequency regulation of self-excited induction generator based micro hydro plant using generalized impedance controller. Measurement: Sensors, 33, 101235. https://doi.org/10.1016/j.measen.2024.101235
  17. BS EN 50160:2022+A1:2025. Voltage characteristics of electricity supplied by public electricity networks. https://doi.org/10.3403/30431800
  18. Wu, B., Lang, Y., Zargari, N., Kouro, S. (2011). Power Conversion and Control of Wind Energy Systems. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9781118029008
  19. Arifoglu, H. (2026). VariableCapacitor. MATLAB Central File Exchange. Available at: https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/62850-variablecapacitor
Визначення закономірностей зміни ємності конденсаторного збуджувача зі змінною топологією для асинхронного генератора

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-29

Як цитувати

Василець, С. В., Василець, К. С., Залужний, А. Л., Ільчук, В. В., & Глущук, В. С. (2026). Визначення закономірностей зміни ємності конденсаторного збуджувача зі змінною топологією для асинхронного генератора. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(8 (140), 6–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.355850

Номер

Том 2 № 8 (140) (2026): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Sviatoslav Vasylets, Kateryna Vasylets, Antonii Zaluzhnyi, Volodymyr Ilchuk, Vladyslav Hlushchuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.