ระบบไฟฟ้ากระแสสลับสองเฟส

ระบบสองเฟสเป็นระบบก่อนหน้าของระบบสามเฟสในปัจจุบัน เฟสของมันถูกเลื่อนโดยสัมพันธ์กัน 90 ° เพื่อให้เฟสแรกมีเส้นโค้งแรงดันไซน์ ส่วนที่สอง - โคไซน์

ส่วนใหญ่แล้วกระแสจะกระจายไปตามสายไฟสี่เส้น น้อยกว่าสามเส้น และหนึ่งในนั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า (ต้องคำนวณเป็น 141% ของกระแสในเฟสที่แยกจากกัน)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องแรกเหล่านี้มีโรเตอร์สองตัวหมุน 90° ซึ่งกันและกัน ดังนั้นจึงดูเหมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเฟสเดียวที่เชื่อมต่อกัน 2 เครื่องที่ตั้งค่าไว้เพื่อผลิตแรงดันไฟฟ้าสลับสองเฟส เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ติดตั้งที่ Niagara Falls ในปี พ.ศ. 2438 เป็นแบบสองเฟสและมีขนาดใหญ่ที่สุดในขณะนั้น

แผนภาพอย่างง่ายของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบสองเฟส

ระบบสองเฟสมีข้อได้เปรียบในการอนุญาต มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส.

สนามแม่เหล็กหมุนซึ่งสร้างกระแสสองเฟส ให้แรงบิดแก่โรเตอร์ที่สามารถเปลี่ยนจากหยุดนิ่งได้ ระบบเฟสเดียวไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ตัวเก็บประจุเริ่มต้น การกำหนดค่าขดลวดของมอเตอร์สองเฟสเหมือนกับ สำหรับมอเตอร์สตาร์ทตัวเก็บประจุแบบเฟสเดียว.

นอกจากนี้ยังง่ายกว่าในการวิเคราะห์พฤติกรรมของระบบที่มีสองเฟสแยกกันโดยสิ้นเชิง ในความเป็นจริง จนกระทั่งถึงปี 1918 เมื่อมีการคิดค้นวิธีการของส่วนประกอบแบบสมมาตร ซึ่งทำให้สามารถออกแบบระบบที่มีโหลดไม่สมดุลได้ (โดยพื้นฐานแล้วระบบใดก็ตามที่ด้วยเหตุผลบางประการ มันเป็นไปไม่ได้ที่จะปรับสมดุลโหลดของแต่ละเฟส ซึ่งมักจะเป็นที่อยู่อาศัย) .

มอเตอร์สองเฟสที่คดเคี้ยว ประมาณ พ.ศ. 2436

ส่วนใหญ่ สเต็ปเปอร์มอเตอร์ ถือได้ว่าเป็นมอเตอร์สองเฟส

การกระจายสามเฟสเมื่อเทียบกับการกระจายแบบสองเฟส ต้องใช้สายไฟน้อยกว่าสำหรับแรงดันไฟฟ้าเดียวกันและกำลังส่งเท่ากัน ต้องใช้สายไฟเพียงสามเส้นซึ่งช่วยลดต้นทุนในการติดตั้งระบบได้อย่างมาก

ในฐานะที่เป็นแหล่งกำเนิดกระแสแบบสองเฟสจึงใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพิเศษซึ่งมีขดลวดสองชุดหมุนสัมพันธ์กัน 90 °

ระบบสองและสามเฟสสามารถเชื่อมต่อได้โดยตรงโดยใช้หม้อแปลงสองตัวในการเชื่อมต่อที่เรียกว่า Scott ซึ่งเป็นโซลูชันที่มีราคาถูกและมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้ตัวแปลงแบบหมุน

วงจรสกอตต์: เฟส Y1, Y2, Y3 ของระบบสามเฟส R1, R2 — หนึ่งเฟสของระบบสองเฟส, R3, R4 — เฟสที่สองของระบบสองเฟส

ในเวลาที่ฉันเปลี่ยนจากระบบสองเฟสเป็นระบบสามเฟส จำเป็นต้องตัดสินใจว่าจะกระจายโหลดของเครื่องสองเฟสให้เท่ากันในระบบสามเฟสอย่างไรเพื่อให้สมดุล เนื่องจาก แต่ละเฟสไม่สามารถควบคุมแยกกันได้

นอกจากนี้ ยังสามารถแปลงไฟฟ้าได้ไม่เพียงแค่จากระบบสามเฟสเป็นระบบสองเฟสเท่านั้น แต่ยังแปลงไฟฟ้าในทางกลับกันได้อีกด้วย ดังนั้นจึงรับประกันการเชื่อมต่อระหว่างหน่วยไฟฟ้าขนาดใหญ่และการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างกัน

สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าที่ด้านสามเฟสและสองเฟสควรเท่ากัน ตัวหนึ่งจะได้ยินตรงกลาง ขดลวดแยก 50:50 และปลายของมันเชื่อมต่อกับสองเฟส และอีกอันมีเพียง 86.6 % ของขดลวด ดังนั้นสาขาจึงถูกสร้างขึ้นที่นั่น...

หม้อแปลงตัวที่ 2 เชื่อมต่อกับศูนย์กลางของหม้อแปลงตัวที่ 1 และก๊อกน้ำเชื่อมต่อกับเฟสที่เหลือ จากนั้น กระแสจะถูกสร้างขึ้นบนขดลวดทุติยภูมิซึ่งถูกแทนที่ด้วยมุม 90° ที่สัมพันธ์กัน

น่าเสียดายที่การเชื่อมต่อนี้ไม่สามารถปรับสมดุลโหลดที่ไม่สมดุลของแต่ละเฟสได้ ความไม่สมดุลของระบบสองเฟสจะถูกโอนไปยังระบบสามเฟสและในทางกลับกัน ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาที่เชื่อมต่อ

ปัจจุบันระบบนี้ถูกแทนที่ด้วยระบบสามเฟสที่ทันสมัยกว่าเกือบทุกที่ในโลก แต่ระบบนี้ยังคงใช้อยู่ในบางส่วนของสหรัฐอเมริกา เช่น ฟิลาเดลเฟียและเซาท์เจอร์ซีย์ในสหรัฐอเมริกา (ซึ่งกำลังลดลง) เหตุผลที่ระบบนี้ยังคงใช้งานได้เป็นเรื่องในอดีต

เครือข่ายยูทิลิตี้แบบสามสายเฟสเดียวที่พบได้ทั่วไปโดยเฉพาะในอเมริกาเหนือบางครั้งเรียกว่าระบบสองเฟสอย่างไม่ถูกต้อง แม้ว่าจะเป็นระบบเฟสเดียวในการติดตั้งหลักก็ตาม