آیا می‌توانید توضیح دهید که چیستی DC تحریک و چرا این روش عمدتاً در ژنراتورهای کوچک استفاده می‌شود

جریان مستقیم (DC) برای تحریک به معنای روشی است که در آن از جریان مستقیم برای ایجاد میدان مغناطیسی در ژنراتور استفاده می‌شود.

الف. اصل عمل تحریک با جریان مستقیم

در سیستم تحریک با جریان مستقیم، معمولاً منبع برق DC (مانند باتری یا مستطیل‌ساز) وجود دارد و جریان DC از طریق دستگاه‌هایی مانند حلقه‌های لغزشی و پینس‌ها به پیچه تحریک ژنراتور معرفی می‌شود. جریان DC که از طریق پیچه تحریک می‌گذرد، یک میدان مغناطیسی ثابت ایجاد می‌کند و این میدان مغناطیسی با روتور ژنراتور چرخانده می‌شود. هنگامی که روتور ژنراتور توسط موتور اصلی (مانند توربین بخار یا آبی) چرخانده می‌شود، نیروی الکتروموتوری متناوب در پیچه استاتور القاء می‌شود.

به عنوان مثال، در یک ژنراتور کوچک با تحریک DC، جریان توسط منبع برق DC از طریق حلقه‌های لغزشی و پینس‌ها وارد پیچه تحریک می‌شود. میدان مغناطیسی ایجاد شده با چرخش روتور، ولتاژ متناوبی در پیچه استاتور القاء می‌کند. این ولتاژ متناوب می‌تواند توسط یک ترانسفورماتور افزایش یافته و به شبکه برق منتقل شود یا مستقیماً به بارهای مصرفی تامین شود.

ب. دلایل استفاده از تحریک DC در ژنراتورهای کوچک

سادگی و قابلیت اطمینان بالا

سیستم تحریک DC نسبتاً ساده است و شامل منبع برق DC، حلقه‌های لغزشی، پینس‌ها و پیچه‌های تحریک می‌باشد. ساختار ساده آن سیستم را بسیار قابل اطمینان و کمتر مشمول خرابی می‌کند. برای ژنراتورهای کوچک، یک سیستم تحریک ساده و قابل اطمینان به تعمیر و نگهداری و مدیریت آسان‌تر است.

به عنوان مثال، در برخی از نیروگاه‌های هیدروالکتریک یا سیستم‌های تولید انرژی بادی کوچک، ژنراتورهای کوچک با تحریک DC می‌توانند در محیط‌های نسبتاً سخت عملکرد پایداری داشته باشند زیرا احتمال خرابی سیستم‌های تحریک آن‌ها کم است.

هزینه کم

قدرت ژنراتورهای کوچک معمولاً کم است و جریان تحریک مورد نیاز نیز نسبتاً کم است. بنابراین، منبع برق DC و تجهیزات دیگر مورد نیاز سیستم تحریک DC می‌توانند در مشخصات کوچک‌تر انتخاب شوند که منجر به کاهش هزینه می‌شود.

در مقایسه، ژنراتورهای بزرگ معمولاً از تحریک AC یا روش‌های تحریک پیچیده‌تر استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها نیاز به تجهیزات تحریک قدرتمندتر دارند و هزینه‌های بالاتری دارند.

قابلیت کنترل آسان

جریان تحریک سیستم DC می‌تواند با تنظیم ولتاژ یا جریان خروجی منبع برق DC کنترل شود. این روش کنترل نسبتاً ساده است و می‌تواند به راحتی تنظیم ولتاژ و توان خروجی ژنراتور را ممکن سازد.

برای ژنراتورهای کوچک، معمولاً نیاز است که ولتاژ و توان خروجی بر اساس تغییر بار به‌موقع تنظیم شود. ویژگی قابلیت کنترل آسان سیستم تحریک DC آن را برای کاربرد ژنراتورهای کوچک مناسب‌تر می‌کند.

تطابق قوی

ژنراتورهای کوچک معمولاً در برخی مواقع خاص مانند سیستم‌های تأمین برق مستقل در مناطق دورافتاده و تأمین برق اضطراری استفاده می‌شوند. این مواقع ممکن است نیازهای بالاتری برای عملکرد شروع و تطبیق با تغییر بار ژنراتور داشته باشند. سیستم تحریک DC می‌تواند در زمان شروع ژنراتور جریان تحریک بزرگی فراهم کند تا ژنراتور بتواند به سرعت ولتاژ ایجاد کند؛ در عین حال، در زمان تغییر بار نیز می‌تواند جریان تحریک را به سرعت 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 اعتمادی برای ساکنان محلی فراهم کنند. حتی وقتی تغییر بار بزرگ است، ولتاژ می‌تواند پایدار شود.

در نتیجه، تحریک DC به دلیل مزایای سادگی، قابلیت اطمینان، هزینه کم، قابلیت کنترل آسان و تطابق قوی، عموماً در ژنراتورهای کوچک استفاده می‌شود.