Dvofazni sustav izmjenične struje

Dvofazni sustav bio je preteča današnjeg trofaznog sustava. Njegove faze su pomaknute jedna prema drugoj za 90 °, tako da je prva imala sinusoidnu krivulju napona, druga - kosinus.

Najčešće je struja bila raspoređena na četiri žice, rjeđe na tri, a jedna od njih imala je veći promjer (trebalo je izračunati 141% struje u pojedinim fazama).

Prvi od ovih generatora imao je dva rotora zakrenuta za 90° jedan prema drugome, pa su više izgledali kao dva spojena jednofazna generatora podešena za proizvodnju dvofaznog izmjeničnog napona. Generatori postavljeni na slapovima Niagare 1895. bili su dvofazni i bili su najveći u to vrijeme.

Pojednostavljeni dijagram dvofaznog generatora

Dvofazni sustav imao je prednost što je dopuštao asinkroni elektromotori.

Rotirajuće magnetsko polje, koje stvara dvofaznu struju, daje rotoru okretni moment koji ga može okrenuti iz mirovanja. Jednofazni sustav to ne može učiniti bez upotrebe startnih kondenzatora. Konfiguracija namota dvofaznog motora je ista kao za jednofazni kondenzatorski startni motor.

Također je bilo lakše analizirati ponašanje sustava s dvije potpuno odvojene faze. Zapravo, to je bilo sve do 1918. kada je izumljena metoda simetričnih komponenti, što je omogućilo projektiranje sustava s neuravnoteženim opterećenjima (u osnovi bilo kojeg sustava u kojem je iz nekog razloga nemoguće uravnotežiti opterećenja pojedinačnih faza, obično stambenih) .

Namoti dvofaznog motora oko 1893.

Većina koračni motori mogu se smatrati i dvofaznim motorima.

Trofazna distribucija, u usporedbi s dvofaznom distribucijom, zahtijeva manje žica za isti napon i istu prijenosnu snagu. Za to su potrebne samo tri žice, što značajno smanjuje troškove instalacije sustava.

Kao dvofazni izvor struje korišten je poseban generator koji je imao dva seta zavojnica zakrenutih jedan prema drugom za 90 °.

Dvofazni i trofazni sustavi mogu se spojiti izravno pomoću dva transformatora u tzv. Scott spoj, rješenje koje je jeftinije i učinkovitije od korištenja rotacijskih pretvarača.

Scottov krug: faze Y1, Y2, Y3 trofaznog sustava; R1, R2 — jedna faza dvofaznog sustava, R3, R4 — druga faza dvofaznog sustava

U vrijeme kada sam prelazio s dvofaznog na trofazni sustav, trebalo je odlučiti kako ravnomjerno rasporediti opterećenje dvofaznih strojeva na trofazni sustav kako bi se to uravnotežilo, jer pojedine faze se ne mogu posebno regulirati.

Osim toga, može pretvarati električnu energiju ne samo iz trofaznog sustava u dvofazni sustav, već i obrnuto, čime se osigurava međusobno povezivanje između većih električnih jedinica i razmjena energije između njih.

Pod pretpostavkom da bi napon na trofaznoj i dvofaznoj strani trebao biti isti, jedan od njih se čuje točno u sredini, namot se dijeli 50:50 i njegovi krajevi su spojeni na dvije faze, a drugi ima samo 86,6 % namota, prema tome, tamo se stvara grana...

Ovaj drugi transformator je spojen na središte prvog, a slavina je spojena na preostalu fazu.Tada se proizvodi struja na sekundarnim namotima, koji su međusobno pomaknuti za 90 °.

Nažalost, ovaj spoj nije u stanju uravnotežiti neravnotežu opterećenja pojedinih faza, neravnoteža dvofaznog sustava prenosi se na trofazni sustav i obrnuto, ovisno o tome koji je izvor spojen.

Sustav je sada zamijenjen modernijim trofaznim sustavom gotovo posvuda u svijetu, ali se sustav još uvijek koristi u dijelovima SAD-a, kao što su Philadelphia i South Jersey u SAD-u (gdje je u opadanju). Razlozi zašto ovaj sustav još uvijek funkcionira su povijesni.

Jednofazna, trožilna komunalna mreža koja je posebno uobičajena u Sjevernoj Americi ponekad se netočno naziva dvofaznim sustavom, iako je to jednofazni sustav u glavnoj instalaciji.