Двухфазная электроэнергия была многофазной системой распределения электроэнергии переменного тока начала 20 века . Использовались две цепи с разницей фаз напряжения на четверть цикла, 90 °. Обычно в схемах используется четыре провода, по два на каждую фазу. Реже использовались три провода, при этом общий провод с жилами большего диаметра. Некоторые ранние двухфазные генераторы имели два полных узла ротора и возбуждения с физически смещенными обмотками для обеспечения двухфазного питания. Генераторы на Ниагарском водопаде, установленные в 1895 году, были крупнейшими генераторами в мире в то время и были двухфазными машинами. ТрехфазныйСистемы в конечном итоге заменили исходные двухфазные энергосистемы для передачи и использования энергии. Остается несколько двухфазных систем распределения, например в Филадельфии , штат Пенсильвания ; многие здания в Центре-Сити постоянно подключены к двухфазной сети [2] и в Хартфорде, штат Коннектикут . [3]
Сравнение с однофазным питанием [ править ]
Преимущество двухфазного электрического питания перед однофазным состояло в том, что он позволял использовать простые самозапускающиеся электродвигатели. На заре электротехники было проще анализировать и проектировать двухфазные системы, в которых фазы были полностью разделены. [4] Только после изобретения метода симметричных компонентов в 1918 году многофазные энергосистемы имели удобный математический инструмент для описания несбалансированных нагрузок. Вращающееся магнитное поле, создаваемое двухфазной системой, позволяло электродвигателям обеспечивать крутящий момент от нулевой скорости двигателя, что было невозможно с однофазным асинхронным двигателем.(без дополнительных пусковых средств). В асинхронных двигателях, рассчитанных на двухфазную работу, используется аналогичная конфигурация обмоток, что и в однофазных двигателях с конденсаторным пуском . Однако в двухфазном асинхронном двигателе импедансы двух обмоток идентичны.
Двухфазные цепи также имеют преимущество постоянной объединенной мощности в идеальную нагрузку, тогда как мощность в однофазной цепи пульсирует с удвоенной частотой сети из-за перехода через ноль напряжения и тока.
Сравнение с трехфазным питанием [ править ]
Трехфазная электрическая мощность требует меньшей массы проводника для того же напряжения и общей мощности по сравнению с двухфазной четырехпроводной схемой той же несущей способности. [5] Он заменил двухфазное питание для коммерческого распределения электроэнергии, но двухфазные цепи все еще встречаются в некоторых системах управления.
В двухфазных цепях обычно используются две отдельные пары токоведущих проводов. В качестве альтернативы можно использовать три провода, но общий провод несет векторную сумму фазных токов, для чего требуется провод большего размера. Однако векторная сумма сбалансированных трехфазных токов равна нулю, что позволяет исключить нулевые провода. В распределении электроэнергии требование только трех проводов, а не четырех, представляло собой значительную экономию затрат на распределительные провода из-за стоимости проводов и установки.
Хотя как двухфазные, так и трехфазные цепи имеют постоянную комбинированную мощность для идеальной нагрузки, практические устройства, такие как двигатели, могут страдать от пульсаций мощности в двухфазных системах. [4] Эти пульсации мощности, как правило, вызывают повышенный механический шум в пластинах трансформатора и двигателя из-за магнитострикции и крутильных колебаний в приводных валах генератора и двигателя.
Двухфазное питание может быть получено от трехфазного источника с использованием двух трансформаторов в соединении Скотта : первичная обмотка одного трансформатора подключается к двум фазам источника питания. Второй трансформатор подключен к центральному отводу первого трансформатора и намотан на 86,6% межфазного напряжения в трехфазной системе. Вторичные обмотки трансформаторов будут иметь две фазы, разнесенные во времени на 90 градусов, и сбалансированная двухфазная нагрузка будет равномерно сбалансирована по трем фазам питания.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- Примечания
- Конкретные ссылки
- ^ Рисунок 1253 из Руководства по электрооборудованию Хокинса 1917 г.
- ^ Рекламные услуги компании для двух фаз: http://www.phillyfacility.com/two_phase.htm
- ^ Аль Уильямс История двух фаз и технической инерции : https://hackaday.com/2018/03/15/a-tale-of-two-phases-and-tech-inertia/
- ^ a b Томас Дж. Блалок "Первая многофазная система: взгляд назад на двухфазную мощность для распределения переменного тока", в журнале IEEE Power and Energy Magazine , март – апрель 2004 г., ISSN 1540-7977 с. 63
- ^ Террелл Крофт и Уилфорд Саммерс (редактор), Справочник американских электриков , одиннадцатое издание, McGraw Hill, Нью-Йорк (1987) ISBN 0-07-013932-6, стр. 3–10, рис. 3–23
- Общие ссылки
- Дональд Г. Финк и Х. Уэйн Бити, Стандартное руководство для инженеров-электриков , одиннадцатое издание, McGraw-Hill, Нью-Йорк, 1978, ISBN 0-07-020974-X
- Эдвин Дж. Хьюстон и Артур Кеннелли, Последние типы динамо-электрических машин , авторское право American Technical Book Company 1897, опубликовано PF Collier and Sons New York, 1902
