آیا می‌توانید توضیح دهید که DC اکسیتاسیون چیست و چرا عمدتاً در ژنراتورهای کوچک استفاده می‌شود
DC excitation به روشی از تحریک گفته می‌شود که از جریان مستقیم برای تولید میدان مغناطیسی در ژنراتور استفاده می‌کند.
I. اصل عمل DC excitation
در سیستم تحریک DC، معمولاً منبع تغذیه DC (مانند باتری یا مستقیم‌ساز) وجود دارد و جریان DC از طریق دستگاه‌هایی مانند حلقه‌های لغزشی و پین‌ها به سیم‌پیچ تحریک ژنراتور معرفی می‌شود. جریان DC که از طریق سیم‌پیچ تحریک می‌گذرد، میدان مغناطیسی ثابتی تولید می‌کند و این میدان مغناطیسی با روتور ژنراتور می‌چرخد. وقتی روتور ژنراتور توسط موتور اصلی (مانند توربین بخار یا آبی) به چرخیدن در می‌آید، نیروی الکتروموتوری متناوب در سیم‌پیچ استاتور القاء می‌شود.
به عنوان مثال، در یک ژنراتور کوچک با تحریک DC، جریان توسط منبع تغذیه DC از طریق حلقه‌های لغزشی و پین‌ها وارد سیم‌پیچ تحریک می‌شود. میدان مغناطیسی تولید شده هنگامی که روتور می‌چرخد، ولتاژ متناوبی در سیم‌پیچ استاتور القاء می‌کند. این ولتاژ متناوب می‌تواند توسط ترانسفورماتور بالا برده شده و به شبکه برق منتقل شود یا مستقیماً به بارهای مختلف تأمین شود.
II. دلایل استفاده از تحریک DC در ژنراتورهای کوچک
سادگی و قابلیت اطمینان
سیستم تحریک DC نسبتاً ساده است و شامل منبع تغذیه DC، حلقه‌های لغزشی، پین‌ها و سیم‌پیچ تحریک است. ساختار ساده آن باعث می‌شود سیستم بسیار قابل اعتماد باشد و کمتر عیب پیدا کند. برای ژنراتورهای کوچک، سیستم تحریک ساده و قابل اعتماد بهتر نگهداری و مدیریت می‌شود.
به عنوان مثال، در برخی از نیروگاه‌های هیدروالکتریک یا سیستم‌های تولید برق بادی کوچک، ژنراتورهای کوچک با تحریک DC می‌توانند در محیط‌های نسبتاً سخت عملکرد پایدار داشته باشند زیرا احتمال خرابی سیستم تحریک آنها کم است.
هزینه پایین
قدرت ژنراتورهای کوچک معمولاً کم است و جریان تحریک مورد نیاز نیز نسبتاً کم است. بنابراین، منبع تغذیه DC و تجهیزات دیگر مورد نیاز سیستم تحریک DC می‌توانند در مشخصات کوچک‌تر انتخاب شوند، که این امر منجر به کاهش هزینه می‌شود.
در مقابل، ژنراتورهای بزرگ معمولاً از تحریک AC یا روش‌های تحریک پیچیده‌تر استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها به تجهیزات تحریک قدرتمندتر نیاز دارند و هزینه‌های بالاتری دارند.
قابلیت کنترل آسان
جریان تحریک سیستم تحریک DC می‌تواند با تنظیم ولتاژ یا جریان خروجی منبع تغذیه DC کنترل شود. این روش کنترل نسبتاً ساده است و می‌تواند به سادگی تنظیم ولتاژ و قدرت خروجی ژنراتور را ممکن سازد.
برای ژنراتورهای کوچک، معمولاً لازم است که ولتاژ و قدرت خروجی بر اساس تغییر بار به‌موقع تنظیم شود. قابلیت کنترل آسان سیستم تحریک DC آن را برای کاربرد در ژنراتورهای کوچک مناسب‌تر می‌کند.
قابلیت انطباق قوی
ژنراتورهای کوچک معمولاً در برخی از موقعیت‌های خاص مانند سیستم‌های تأمین برق مستقل در مناطق دورافتاده و تأمین برق اضطراری استفاده می‌شوند. این موقعیت‌ها ممکن است نیازهای بالاتری برای عملکرد شروع و انطباق با تغییر بار داشته باشند. سیستم تحریک DC می‌تواند هنگام شروع ژنراتور جریان تحریک بزرگی فراهم کند تا ژنراتور بتواند به سرعت ولتاژ ایجاد کند؛ همچنین هنگام تغییر بار، می‌تواند به سرعت جریان تحریک را تنظیم کند تا پایداری ولتاژ خروجی ژنراتور حفظ شود.
به عنوان مثال، در برخی مناطق دورافتاده بدون اتصال به شبکه، ژنراتورهای کوچک با تحریک DC می‌توانند تأمین برق قابل اعتماد برای ساکنان محلی فراهم کنند. حتی زمانی که تغییر بار بسیار زیاد است، ولتاژ می‌تواند پایدار شود.
در نتیجه، تحریک DC به دلیل مزایای سادگی، قابلیت اطمینان، هزینه پایین، قابلیت کنترل آسان و قابلیت انطباق قوی، معمولاً در ژنراتورهای کوچک استفاده می‌شود.
