Двухфазная электроэнергия

редактировать
Эта статья про электрические системы с разностью фаз 90 °. Для систем с двумя противоположными (180 °) проводами под напряжением см. Раздел «Электроэнергия с разделением фаз». Упрощенная схема двухфазного генератора переменного тока

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. Установленные в 1895 году на Ниагарском водопаде генераторы были крупнейшими генераторами в мире в то время и были двухфазными машинами. Трехфазные системы в конечном итоге заменили исходные двухфазные энергосистемы для передачи и использования энергии. Остается немного двухфазных систем распределения, например в Филадельфии, штат Пенсильвания ; многие здания в центре города постоянно подключены к двухфазной сети и в Хартфорде, штат Коннектикут.

Содержание

  • 1 Сравнение с однофазным питанием
  • 2 Сравнение с трехфазным питанием
  • 3 См. Также
  • 4 ссылки

Сравнение с однофазным питанием

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. Лишь после изобретения метода симметричных компонентов в 1918 году многофазные энергосистемы имели удобный математический инструмент для описания случаев несбалансированной нагрузки. 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 конфигурация обмоток, аналогичная конфигурации однофазных двигателей 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

Трехфазная электрическая мощность требует меньшей массы проводника при том же напряжении и общей мощности по сравнению с двухфазной четырехпроводной схемой той же несущей способности. 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 нейтральные провода. В распределении электроэнергии потребность в трех проводниках, а не в четырех, представляла 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. Эти пульсации мощности имеют тенденцию вызывать повышенный механический шум в пластинах трансформатора и двигателя из-за магнитострикции и крутильных колебаний в приводных валах генератора и двигателя.

Двухфазная мощность может быть получена 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.

Смотрите также

Ссылки

Ноты
Конкретные ссылки
Общие ссылки
Последняя правка сделана 2023-03-21 10:08:31
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте