Многофазная система является средством распределения переменного тока (AC) электроэнергии , где передача мощности постоянна в течение каждого электрического цикла. Фаза переменного тока относится к величине сдвига фазы (в градусах) между переменным током в нескольких проводящих проводах; Фазы могут также относиться к соответствующим клеммам и проводам, как в цветовой кодировке . Многофазные системы имеют три или более электрических проводника под напряжением, по которым проходят переменные токи с определенной фазой между волнами напряжения в каждом проводнике; для трехфазного напряжения, фазовый угол составляет 120 ° или 2π / 3 радиан. Полифазные системы особенно полезны для передачи энергии электродвигателям, которые вращаются с помощью переменного тока. Наиболее распространенным примером является трехфазная система питания , используемая для промышленных приложений и для передачи электроэнергии . По сравнению с однофазной двухпроводной системой трехфазная трехпроводная система передает в три раза больше мощности при том же размере проводника и напряжении.
Системы с более чем тремя фазами часто используются для выпрямительных систем и систем преобразования энергии, и были изучены для передачи энергии.
Количество фаз [ править ]
На заре коммерческой электроэнергетики на некоторых установках для двигателей использовались двухфазные четырехпроводные системы. Основным преимуществом этого было то, что конфигурация обмоток была такой же, как у однофазного двигателя с конденсаторным пуском, а при использовании четырехпроводной системы концептуально фазы были независимыми и легко анализировались с помощью математических инструментов, доступных в то время. [1]
Двухфазные системы также могут быть реализованы с использованием трех проводов (два «горячих» плюс общая нейтраль). Однако это приводит к асимметрии; падение напряжения в нейтрали делает фазы не разнесенными точно на 90 градусов.
Двухфазные системы заменены трехфазными. Двухфазное питание с углом между фазами 90 градусов может быть получено из трехфазной системы с использованием трансформатора, подключенного по Скотту .
Многофазная система должна обеспечивать определенное направление вращения фаз, чтобы напряжения зеркального отображения не учитывались при определении порядка фаз. Трехпроводная система с двумя фазными проводниками, разнесенными на 180 градусов, по-прежнему остается только однофазной. Такие системы иногда называют расщепленными .
Двигатели [ править ]
Полифазная мощность особенно полезна в двигателях переменного тока, таких как асинхронный двигатель , где она генерирует вращающееся магнитное поле . Когда трехфазный источник питания завершает один полный цикл, магнитное поле двигателя с двумя полюсами на фазу вращается на 360 ° в физическом пространстве; Двигатели с более чем двумя полюсами на фазу требуют большего количества циклов питания для завершения одного физического оборота магнитного поля, поэтому эти двигатели работают медленнее. Асинхронные двигатели, использующие вращающееся магнитное поле, были независимо изобретены Галилео Феррарисом и Николой Тесла и разработаны в трехфазной форме Михаилом Доливо-Добровольским в 1889 году [2].Раньше все коммерческие двигатели были постоянного тока, с дорогими коммутаторами , щетками, требующими значительного обслуживания, и характеристиками, непригодными для работы в сети переменного тока. Многофазные двигатели просты в сборке, они самозапускаются и имеют небольшую вибрацию по сравнению с однофазными двигателями.
Высший фазовый порядок [ править ]
Когда многофазная мощность доступна, ее можно преобразовать в любое желаемое количество фаз с помощью подходящего расположения трансформаторов. Таким образом, потребность в более чем трех фазах является необычной, но использовались более высокие числа фаз, чем три.
В период с 1992 по 1995 год компания New York State Electric & Gas эксплуатировала 1,5 мили, преобразованную из двухцепной трехфазной линии электропередачи 115 кВ в 6-фазную линию передачи на 93 кВ. Основным результатом было экономически выгодное использование существующей двухцепной трехфазной линии 115 кВ в качестве 6-фазной линии на расстояниях более 23–28 миль. [3]
Были предложены конструкции многофазной выработки электроэнергии с 5, 7, 9, 12 и 15 фазами в сочетании с многофазными индукционными генераторами (MPIG), приводимыми в действие ветряными турбинами. Индукционный генератор вырабатывает электроэнергию, когда его ротор вращается быстрее, чем синхронная скорость . Многофазный индукционный генератор имеет больше полюсов и, следовательно, более низкую синхронную скорость. Поскольку скорость вращения ветряной турбины может быть слишком низкой, чтобы значительная часть ее работы могла генерировать однофазную или даже трехфазную мощность переменного тока, более высокие порядки фаз позволяют системе улавливать большую часть энергии вращения в виде электроэнергии. . [ необходима цитата ]
Передача электроэнергии высокого фазового порядка (HPO) часто предлагалась как способ увеличения пропускной способности в пределах полосы отвода ограниченной ширины . [4] Требуемое расстояние между проводниками определяется межфазным напряжением, а шестифазная мощность имеет такое же напряжение между соседними фазами, как и между фазой и нейтралью. Однако напряжения между несмежными фазовыми проводниками возрастают по мере увеличения разницы между фазовыми углами проводов. Проводники могут быть расположены так, чтобы несмежные фазы располагались дальше друг от друга, чем соседние фазы.
Это позволяет существующей двухцепной линии передачи передавать больше энергии с минимальными изменениями в существующей кабельной системе. Это особенно экономично, когда альтернативой является модернизация существующей линии передачи сверхвысокого напряжения (сверхвысокого напряжения , более 345 кВ между фазами) до стандартов сверхвысокого напряжения (сверхвысокое напряжение, более 800 кВ).
Напротив, трехфазная мощность имеет межфазные напряжения, равные √ 3 = 1,732 раз больше межфазного напряжения.
См. Также [ править ]
- Однофазное электрическое питание
- Трехфазная электрическая мощность
- Трансформатор треугольник-звезда
- Фазовый преобразователь
- Многофазная катушка
- Y-Δ преобразование
- метод симметричных составляющих
Ссылки [ править ]
- ^ Террелл Крофт, Руководство американских электриков, шестое издание , McGraw Hill, 1948, стр. 54-57
- ^ Ион Болдеа, Сайед Абу Насар, Справочник по индукционной машине - CRC Press, 2002, стр.
- ^ «Демонстрация передачи с высоким порядком фаз» (PDF) . CERC-Reactors.com . Электроэнергетика и газ штата Нью-Йорк.
- ↑ Лонго, Вито (1 июля 2011 г.). "High-Phase What?" . Мир передачи и распределения .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Томпсон, SP (1900). Многофазные электрические токи и двигатели переменного тока . Нью-Йорк: Спон и Чемберлен.
