Puoi spiegare cos'è l'eccitazione a corrente continua e perché viene principalmente utilizzata in generatori di piccole dimensioni?

L'eccitazione continua si riferisce a un metodo di eccitazione che utilizza corrente continua per generare un campo magnetico in un generatore.

I. Principio di funzionamento dell'eccitazione continua

In un sistema di eccitazione continua, c'è solitamente una sorgente di alimentazione continua (come una batteria o un rettificatore), e la corrente continua viene introdotta nell'avvolgimento di eccitazione del generatore attraverso dispositivi come anelli di scorrimento e spazzole. La corrente continua che scorre nell'avvolgimento di eccitazione genera un campo magnetico costante, e questo campo magnetico ruota insieme al rotore del generatore. Quando il rotore del generatore è azionato da un motore primario (come una turbina a vapore o una turbina idraulica) per ruotare, viene indotta una forza elettromotrice alternata nell'avvolgimento statorico.

Ad esempio, in un piccolo generatore con eccitazione continua, la corrente fornita dalla sorgente di alimentazione continua entra nell'avvolgimento di eccitazione attraverso anelli di scorrimento e spazzole. Il campo magnetico generato causa la produzione di una tensione alternata nell'avvolgimento statorico quando il rotore ruota. Questa tensione alternata può essere innalzata da un trasformatore e trasmessa alla rete elettrica o fornita direttamente ai carichi per l'uso.

II. Motivi per cui l'eccitazione continua viene principalmente utilizzata in piccoli generatori

Semplicità e affidabilità

Il sistema di eccitazione continua è relativamente semplice e consiste in una sorgente di alimentazione continua, anelli di scorrimento, spazzole e avvolgimenti di eccitazione. La sua struttura semplice rende il sistema altamente affidabile e meno soggetto a guasti. Per i piccoli generatori, un sistema di eccitazione semplice e affidabile è più facile da mantenere e gestire.

Ad esempio, in alcune piccole centrali idroelettriche o sistemi di generazione eolica, i piccoli generatori con eccitazione continua possono operare in modo stabile in ambienti relativamente difficili perché la probabilità di guasto dei loro sistemi di eccitazione è bassa.

Basso costo

La potenza dei piccoli generatori è solitamente bassa, e la corrente di eccitazione richiesta è anche relativamente bassa. Pertanto, la sorgente di alimentazione continua e le altre attrezzature richieste dal sistema di eccitazione continua possono essere selezionate in specifiche minori, riducendo così i costi.

Al contrario, i grandi generatori utilizzano solitamente eccitazione alternata o altri metodi di eccitazione più complessi. Questi sistemi richiedono attrezzature di eccitazione più potenti e hanno costi superiori.

Facilità di controllo

La corrente di eccitazione del sistema di eccitazione continua può essere controllata regolando la tensione o la corrente di uscita della sorgente di alimentazione continua. Questo metodo di controllo è relativamente semplice e può facilmente realizzare l'adattamento della tensione e della potenza di uscita del generatore.

Per i piccoli generatori, è solitamente necessario regolare la tensione e la potenza di uscita in tempo secondo la variazione del carico. La facilità di controllo del sistema di eccitazione continua lo rende più adatto all'applicazione nei piccoli generatori.

Elevata adattabilità

I piccoli generatori sono solitamente utilizzati in alcune occasioni speciali, come sistemi di alimentazione indipendenti in aree remote e alimentazioni di emergenza. Queste occasioni possono richiedere requisiti più elevati per le prestazioni di avviamento e l'adattabilità alle variazioni del carico. Il sistema di eccitazione continua può fornire una corrente di eccitazione elevata quando il generatore si avvia, consentendo al generatore di stabilire rapidamente la tensione; allo stesso tempo, quando il carico varia, può anche regolare rapidamente la corrente di eccitazione per mantenere la stabilità della tensione di uscita del generatore.

Ad esempio, in alcune aree remote non collegate alla rete, i piccoli generatori con eccitazione continua possono fornire un'energia elettrica affidabile per i residenti locali. Anche quando il carico varia notevolmente, la tensione può essere stabilizzata.

In conclusione, l'eccitazione continua viene principalmente utilizzata nei piccoli generatori perché presenta i vantaggi di semplicità, affidabilità, basso costo, facilità di controllo e elevata adattabilità.