Tweefasig wisselstroomsysteem

Het tweefasensysteem was de voorloper van het huidige driefasensysteem. De fasen waren 90 ° ten opzichte van elkaar verschoven, zodat de eerste een sinusvormige spanningscurve had, de tweede - cosinus.

Meestal werd de stroom verdeeld over vier draden, minder vaak over drie, en een daarvan had een grotere diameter (deze moest worden berekend voor 141% van de stroom in afzonderlijke fasen).

De eerste van deze generatoren had twee rotoren die 90° ten opzichte van elkaar waren gedraaid, zodat ze meer leken op twee verbonden enkelfasige generatoren die waren ingesteld om tweefasige wisselspanning te produceren. De generatoren die in 1895 bij Niagara Falls werden geïnstalleerd, waren tweefasig en waren destijds de grootste.

Een vereenvoudigd diagram van een tweefasige generator

Het tweefasensysteem had het voordeel dat het toelaat asynchrone elektromotoren.

Het roterende magnetische veld, dat een tweefasige stroom creëert, geeft de rotor een koppel dat hem vanuit rust kan laten draaien. Een enkelfasig systeem kan dit niet zonder het gebruik van startcondensatoren. De wikkelconfiguratie van een tweefasige motor is hetzelfde als voor een enkelfasige condensator-startmotor.

Het was ook gemakkelijker om het gedrag van een systeem met twee volledig gescheiden fasen te analyseren. In feite duurde het tot 1918 toen de methode van symmetrische componenten werd uitgevonden, waardoor het mogelijk werd om systemen met ongebalanceerde belastingen te ontwerpen (eigenlijk elk systeem waarbij het om de een of andere reden onmogelijk is om de belastingen van de afzonderlijke fasen, meestal residentieel, in evenwicht te brengen).

Tweefasige motorwikkeling circa 1893.

Meerderheid stappen motoren kunnen ook worden beschouwd als tweefasige motoren.

Driefasige distributie, vergeleken met tweefasige distributie, vereist minder draden voor dezelfde spanning en hetzelfde uitgezonden vermogen. Hiervoor zijn slechts drie draden nodig, wat de installatiekosten van het systeem aanzienlijk verlaagt.

Als tweefasige stroombron werd een speciale generator gebruikt, waarbij twee sets spoelen 90 ° ten opzichte van elkaar waren gedraaid.

De twee- en driefasensystemen kunnen direct worden aangesloten met behulp van twee transformatoren in een zogenaamde Scott-aansluiting, een oplossing die goedkoper en efficiënter is dan het gebruik van roterende omvormers.

Scott-circuit: fasen Y1, Y2, Y3 van een driefasensysteem; R1, R2 - een fase van een tweefasensysteem, R3, R4 - de tweede fase van een tweefasensysteem

Op het moment dat ik overging van een tweefasensysteem naar een driefasensysteem, was het nodig om te beslissen hoe de belasting van tweefasenmachines gelijkmatig over een driefasensysteem moest worden verdeeld om het in evenwicht te brengen, omdat de afzonderlijke fasen kunnen niet afzonderlijk worden geregeld.

Bovendien kan het niet alleen elektriciteit omzetten van een driefasensysteem naar een tweefasensysteem, maar ook vice versa, waardoor de onderlinge verbinding tussen grotere elektrische eenheden en de uitwisseling van energie daartussen wordt gewaarborgd.

Ervan uitgaande dat de spanning aan de driefasige en tweefasige zijden hetzelfde moet zijn, is een ervan precies in het midden hoorbaar, de wikkeling splitst 50:50 en de uiteinden zijn verbonden met twee fasen, en de andere heeft slechts 86,6 % van de wikkeling, dienovereenkomstig wordt daar een tak gemaakt ...

Deze tweede transformator is verbonden met het midden van de eerste, en de aftakking is verbonden met de resterende fase.Er wordt dan een stroom opgewekt op de secundaire wikkelingen, die 90 ° ten opzichte van elkaar zijn verplaatst.

Helaas is deze aansluiting niet in staat om de asymmetrische belasting van de afzonderlijke fasen te compenseren, de onbalans van een tweefasensysteem wordt overgedragen naar een driefasensysteem en vice versa, afhankelijk van welke bron is aangesloten.

Het systeem is nu bijna overal ter wereld vervangen door het modernere driefasensysteem, maar het systeem wordt nog steeds gebruikt in delen van de VS, zoals Philadelphia en South Jersey in de VS (waar het in verval is). De redenen waarom dit systeem nog steeds werkt, zijn historisch.

Het enkelfasige driedraads nutsnetwerk dat vooral in Noord-Amerika veel voorkomt, wordt soms ten onrechte een tweefasig systeem genoemd, ook al is het een eenfasig systeem in de hoofdinstallatie.