Pode explicar o que é excitação DC e por que é principalmente usada em geradores pequenos?

A excitação CC refere-se a um método de excitação que usa corrente contínua para gerar um campo magnético em um gerador.

I. Princípio de funcionamento da excitação CC

Em um sistema de excitação CC, geralmente há uma fonte de alimentação CC (como uma bateria ou retificador), e a corrente CC é introduzida no enrolamento de excitação do gerador através de dispositivos como anéis deslizantes e escovas. A corrente CC que flui pelo enrolamento de excitação gera um campo magnético constante, e este campo magnético gira junto com o rotor do gerador. Quando o rotor do gerador é acionado por um motor principal (como uma turbina a vapor ou hidráulica) para girar, uma força eletromotriz alternada será induzida no enrolamento do estator.

Por exemplo, em um pequeno gerador de excitação CC, a corrente fornecida pela fonte de alimentação CC entra no enrolamento de excitação através de anéis deslizantes e escovas. O campo magnético gerado causa a geração de uma tensão alternada no enrolamento do estator quando o rotor gira. Esta tensão alternada pode ser elevada por um transformador e transmitida à rede elétrica ou fornecida diretamente às cargas para uso.

II. Razões pelas quais a excitação CC é principalmente usada em pequenos geradores

Simples e confiável

O sistema de excitação CC é relativamente simples e consiste em uma fonte de alimentação CC, anéis deslizantes, escovas e enrolamentos de excitação. Sua estrutura simples torna o sistema altamente confiável e menos propenso a falhas. Para pequenos geradores, um sistema de excitação simples e confiável é mais fácil de manter e gerenciar.

Por exemplo, em algumas pequenas centrais hidrelétricas ou sistemas de geração eólica, pequenos geradores com excitação CC podem operar estáveis em ambientes relativamente severos, pois a probabilidade de falha de seus sistemas de excitação é baixa.

Baixo custo

A potência de pequenos geradores é geralmente pequena, e a corrente de excitação necessária também é relativamente pequena. Portanto, a fonte de alimentação CC e outros equipamentos necessários pelo sistema de excitação CC podem ser selecionados em especificações menores, reduzindo assim os custos.

Em contraste, grandes geradores geralmente usam excitação CA ou outros métodos de excitação mais complexos. Esses sistemas requerem equipamentos de excitação mais poderosos e têm custos mais elevados.

Fácil de controlar

A corrente de excitação do sistema de excitação CC pode ser controlada ajustando a tensão ou corrente de saída da fonte de alimentação CC. Este método de controle é relativamente simples e pode facilmente realizar o ajuste da tensão e potência de saída do gerador.

Para pequenos geradores, geralmente é necessário ajustar a tensão e potência de saída de acordo com a mudança de carga. A característica de fácil controle do sistema de excitação CC o torna mais adequado para a aplicação em pequenos geradores.

Alta adaptabilidade

Pequenos geradores são geralmente usados em algumas ocasiões especiais, como sistemas de fornecimento de energia independente em áreas remotas e suprimentos de energia de emergência. Essas ocasiões podem ter requisitos mais elevados para o desempenho de partida e adaptabilidade à mudança de carga dos geradores. O sistema de excitação CC pode fornecer uma grande corrente de excitação quando o gerador inicia, permitindo que o gerador estabeleça rapidamente a tensão; ao mesmo tempo, quando a carga muda, ele também pode ajustar rapidamente a corrente de excitação para manter a estabilidade da tensão de saída do gerador.

Por exemplo, em algumas áreas remotas sem conexão à rede, pequenos geradores com excitação CC podem fornecer um fornecimento de energia confiável para os residentes locais. Mesmo quando a carga muda significativamente, a tensão pode ser estabilizada.

Em resumo, a excitação CC é principalmente usada em pequenos geradores porque possui as vantagens de simplicidade, confiabilidade, baixo custo, fácil controle e alta adaptabilidade.