Двухфазная электроэнергия
Двухфазная электроэнергия начала 20-го века представляла собой многофазную переменного тока систему распределения электроэнергии . Использовались две схемы, фазы напряжения которых отличались на четверть цикла, 90°. Обычно в схемах использовалось четыре провода, по два на каждую фазу. Реже применялись три провода, причем общий провод с жилой большего диаметра. Некоторые ранние двухфазные генераторы имели два полных узла ротора и возбуждения с физически смещенными обмотками для обеспечения двухфазной мощности. Генераторы на Ниагарском водопаде , установленные в 1895 году, были на тот момент крупнейшими генераторами в мире и представляли собой двухфазные машины. Трехфазные системы в конечном итоге заменили первоначальные двухфазные энергосистемы для передачи и использования электроэнергии. Активные двухфазные распределительные системы остаются в центре Филадельфии , где многие коммерческие здания постоянно подключены к двухфазной сети. [2] и в Хартфорде, штат Коннектикут . [3]
Сравнение с однофазным питанием
[ редактировать ]Преимущество двухфазной электроэнергии перед однофазной заключалось в том, что она позволяла создавать простые самозапускающиеся электродвигатели. На заре электротехники было легче анализировать и проектировать двухфазные системы, в которых фазы были полностью разделены. [4] Лишь после изобретения метода симметричных составляющих в 1918 году многофазные энергосистемы получили удобный математический инструмент для описания случаев несбалансированной нагрузки. Вращающееся магнитное поле, создаваемое двухфазной системой, позволяло электродвигателям обеспечивать крутящий момент с нулевой скорости двигателя, что было невозможно для однофазного асинхронного двигателя (без дополнительных средств запуска). Асинхронные двигатели, предназначенные для двухфазной работы, используют ту же конфигурацию обмотки, что и с конденсаторным пуском однофазные двигатели . Однако в двухфазном асинхронном двигателе сопротивления двух обмоток одинаковы.
Двухфазные цепи также имеют преимущество постоянной суммарной мощности при идеальной нагрузке, тогда как мощность в однофазной цепи пульсирует с удвоенной частотой сети из-за пересечения нуля напряжения и тока.
Сравнение с трехфазным питанием
[ редактировать ]Трехфазная электроэнергия требует меньшей массы проводника при том же напряжении и общей мощности по сравнению с двухфазной четырехпроводной цепью той же пропускной 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 проводников. В качестве альтернативы можно использовать три провода, но общий проводник несет векторную сумму фазных токов, что требует проводника большего размера. Однако векторная сумма сбалансированных трехфазных токов равна нулю, что позволяет исключить нейтральные провода. В распределении электроэнергии требование только трех проводников вместо четырех представляло собой значительную экономию затрат на распределительные провода за счет затрат на проводники и установку.
Хотя как двухфазные, так и трехфазные цепи имеют постоянную суммарную мощность для идеальной нагрузки, практические устройства, такие как двигатели, могут страдать от пульсаций мощности в двухфазных системах. [4] 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.
Двухфазную мощность можно получить от трехфазного источника с использованием двух трансформаторов, подключенных по схеме Скотта : одна первичная обмотка трансформатора подключена к двум фазам источника питания. Второй трансформатор подключен к центральному отводу первого трансформатора и намотан на 86,6% междуфазного напряжения трехфазной системы. Вторичные обмотки трансформаторов будут иметь две фазы, разнесенные по времени на 90 градусов, а сбалансированная двухфазная нагрузка будет равномерно сбалансирована по трем фазам питания.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- Примечания
- Конкретные ссылки
- ^ Рисунок 1253 из Электрического руководства Хокинса 1917 года.
- ^ Рекламные услуги компании для двухфазного периода: http://www.phillyfacility.com/two_phase.htm
- ^ Уильямс, Эл (15 марта 2018 г.). «Повесть о двух фазах и технической инерции» . Хакадей . Проверено 4 февраля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б Блэлок, Ти Джей (март 2004 г.). «Первая многофазная система: взгляд назад на двухфазную мощность для распределения переменного тока». Журнал IEEE Power and Energy . 2 (2): 63–66. дои : 10.1109/MPAE.2004.1269626 .
- ^ Террелл Крофт и Уилфорд Саммерс (редактор), Справочник американских электриков , одиннадцатое издание, McGraw Hill, Нью-Йорк (1987) ISBN 0-07-013932-6 стр. 3–10, рисунок 3–23.
- Общие ссылки
- Дональд Г. Финк и Х. Уэйн Бити, Стандартный справочник для инженеров-электриков , одиннадцатое издание, МакГроу-Хилл, Нью-Йорк, 1978 г., ISBN 0-07-020974-X
- Эдвин Дж. Хьюстон и Артур Кеннелли, «Новейшие типы динамо-электрических машин» , авторские права American Tech Book Company, 1897 г., опубликовано PF Collier and Sons, Нью-Йорк, 1902 г.