To-faset elektrisk netværk

To-fasede elektriske netværk blev brugt i begyndelsen af det 20. århundrede i AC elektriske distributionsnet.

De brugte to kredsløb, hvor spændingerne blev skiftet i fase i forhold til hinanden med (90 elektriske grader). Normalt blev der brugt fire linjer i kredsløbene - to for hver fase. Mindre almindeligt brugte man én fælles ledning, som havde en større diameter end de to andre ledninger. Nogle af de tidligste tofasede generatorer havde to fuldgyldige rotorer med viklinger roteret 90° rumligt. ${\frac {\pi }{2))$

For første gang blev ideerne om at bruge en to-faset strøm til at skabe et drejningsmoment udtrykt af Dominic Arago i 1827 . Den praktiske anvendelse blev beskrevet af Nikola Tesla i sine patenter fra 1888 , omkring samme tid udviklede han designet af en tofaset elmotor . Yderligere blev disse patenter solgt til Westinghouse -virksomheden , som begyndte at udvikle tofasede netværk fra USA. Senere blev disse netværk erstattet af trefasede netværk, hvis teori blev udviklet af den russiske ingeniør Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky , som arbejdede i Tyskland hos AEG . Men på grund af det faktum, at Teslas patenter indeholdt generelle ideer til brugen af polyfase-kredsløb, lykkedes det Westinghouse-firmaet at begrænse deres udvikling gennem patentsager i nogen tid [1] .

Fordelen ved tofasede netværk var, at de tillod en enkel, blød start af elektriske motorer. I de tidlige dage af elektroteknik var disse netværk med to separate faser lettere at analysere og udvikle [2] . På det tidspunkt var metoden til symmetriske komponenter endnu ikke blevet oprettet (den blev foreslået i 1918), hvilket efterfølgende gav ingeniører et praktisk matematisk værktøj til at analysere asymmetriske belastningstilstande af flerfasede elektriske systemer .

Det roterende magnetfelt skabt i tofasede systemer tillod elektriske motorer at skabe drejningsmoment , når motorrotoren blev stoppet, hvilket er umuligt i enfasede asynkrone elektriske motorer (uden brug af specielle startværktøjer). Asynkronmotorer, der anvendes i tofasede systemer, har samme viklingskonfiguration som enfasede motorer med en startkondensator.

Et trefaset elektrisk netværk kræver ledninger med en lavere masse af ledende materialer (normalt metaller) ved samme spænding og større transmitteret effekt sammenlignet med et tofaset firetrådssystem [3] . Tofaseledninger i de fleste applikationer blev efterfølgende erstattet af trefasede ledninger i elektriske distributionsnetværk , men de bruges stadig i nogle styresystemer, i servodrev.

Den transmitterede øjeblikkelige aktive effekt i trefasede og tofasede elektriske netværk er konstant med en symmetrisk belastning . I enkeltfasede netværk svinger den øjeblikkelige aktive effekt imidlertid med en frekvens, der er dobbelt så høj som linjespændingen. Disse kraftbølger resulterer i øget støj og mekaniske vibrationer i elektrisk udstyr med magnetiserbare materialer på grund af den magnetostriktive effekt , samt rotationsvibrationer i motoraksler .

Tofasede kredsløb bruger normalt to separate par elektriske ledere. Men tre ledere kan også bruges, dog løber vektorsummen af fasestrømme gennem den fælles ledning af to fasekredsløb, og derfor skal den fælles ledning have en større diameter. I modsætning hertil er vektorsummen af fasestrømmene i trefasede netværk med en symmetrisk belastning nul, og derfor er det muligt at bruge tre linjer med samme diameter i disse netværk. For elektriske distributionsnetværk er brugen af tre ledere mere bekvem end brugen af fire, da dette sparer i omkostningerne til at lede linjer og i omkostningerne ved deres installation.

Tofaset spænding kan opnås fra en trefaset kilde ved at tilslutte enfasede transformatorer i det såkaldte Scott-kredsløb . En symmetrisk belastning i et sådant 3-faset system svarer nøjagtig til en symmetrisk 3-faset belastning.

I nogle lande (for eksempel i Japan ) bruges Scotts kredsløb til at drive jernbaner, der er elektrificeret af et enfaset strømfrekvens-vekselstrømsystem. I dette tilfælde veksler kun to faser i kontaktnetværket og ikke tre. På dobbeltsporede veje kan spor i forskellige retninger føres i hele deres længde fra deres egen fase af et tofaset netværk, hvilket gør det muligt at slippe for faseskift langs togets forløb og installation af neutrale indsatser (selvom dette komplicerer arbejdet med stationer). I Rusland er et sådant system ikke udbredt.

To-faset elektrisk strøm

En tofaset elektrisk strøm er et sæt af to enfasede strømme, der er forskudt i fase i forhold til hinanden med en vinkel eller med 90 °: ${\frac {\pi }{2))$

i_{1}=I_{m}\sin \omega t;

i_{2}=I_{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2)))

Hvis to viklinger er arrangeret i rummet, så deres akser er indbyrdes vinkelrette, og viklingssystemet fødes med en tofaset sinusformet strøm, vil der blive skabt to magnetiske fluxer i systemet :

\Phi _{1}=\Phi _{m}\sin \omega t;

\Phi _{2}=\Phi _{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2)))

Da de magnetiske fluxer er rumligt orienteret i en vinkel på 90° i forhold til hinanden, vil den resulterende magnetiske flux være lig med deres geometriske sum:

\Phi _{0}={\sqrt {\Phi _{m}^{2}\sin ^{2}(\omega t)+\Phi _{m}^{2}\sin ^{ 2}(\omega t-{\frac {\pi }{2)))))

Men derfor eller $\Phi _{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2)))=-\Phi _{m}\cos \omega t$ $\Phi _{0}={\sqrt {\Phi _{m}^{2}\sin ^{2}(\omega t)+(-\Phi _{m}\cos \omega t) ^{2}}}$ $\Phi _{0}=\Phi _{m}.$

Se også

Tofaset motor

Noter

↑ Rzhonsnitsky B.N. Nikola Tesla - 1959. - 224 s., - 40.000 eksemplarer.
↑ Thomas J. Blalock Det første polyfasesystem - et tilbageblik på tofaset strøm til vekselstrømsdistribution , i IEEE Power and Energy Magazine , marts-april 2004, ISSN 1540-7977 s. 63
↑ Terrell Croft og Wilford Summers (red), American Electricans' Handbook, Eleventh Edition , McGraw Hill, New York (1987) ISBN 0-07-013932-6 side 3-10, figur 3-23

To-faset elektrisk netværk

To-faset elektrisk strøm

Se også

Noter

Links