Tvåfas elkraft
Tvåfas elektrisk kraft var ett tidigt 1900-tals flerfas växelströmsdistributionssystem för elkraft . Två kretsar användes, med spänningsfaser som skilde sig med en fjärdedel av en cykel, 90°. Vanligtvis använde kretsar fyra ledningar, två för varje fas. Mer sällan användes tre trådar, med en vanlig tråd med en ledare med större diameter. Vissa tidiga tvåfasgeneratorer hade två kompletta rotor- och fältaggregat, med lindningar fysiskt förskjutna för att ge tvåfaseffekt . Generatorerna vid Niagara Falls installerade 1895 var de största generatorerna i världen vid den tiden och var tvåfasmaskiner. Trefassystem ersatte så småningom de ursprungliga tvåfasiga kraftsystemen för kraftöverföring och kraftutnyttjande. Aktiva tvåfasdistributionssystem finns kvar i Center City Philadelphia , där många kommersiella byggnader är permanent kopplade för tvåfas, och i Hartford, Connecticut .
Jämförelse med enfaseffekt
Fördelen med tvåfas elkraft framför enfas var att det möjliggjorde enkla, självstartande elmotorer. Under den tidiga elektrotekniken var det lättare att analysera och designa tvåfassystem där faserna var helt separerade. Det var inte förrän uppfinningen av metoden för symmetriska komponenter 1918 som flerfasiga kraftsystem hade ett bekvämt matematiskt verktyg för att beskriva obalanserade belastningsfall. Det roterande magnetfältet som producerades med ett tvåfassystem gjorde det möjligt för elmotorer att ge vridmoment från noll motorhastighet, vilket inte var möjligt med en enfas induktionsmotor (utan ytterligare startmedel). Induktionsmotorer utformade för tvåfasdrift använder en liknande lindningskonfiguration som kondensatorstarter enfasmotorer. Men i en tvåfas induktionsmotor är impedanserna för de två lindningarna identiska.
Tvåfaskretsar har också fördelen av konstant kombinerad effekt till en idealisk belastning, medan effekt i en enfaskrets pulserar med dubbelt så hög linjefrekvens på grund av nollgenomgångar av spänning och ström.
Jämförelse med trefaseffekt
Trefas elektrisk kraft kräver mindre ledarmassa för samma spänning och total effekt, jämfört med en tvåfas fyrtrådskrets med samma bärförmåga. Den har ersatt tvåfaskraft för kommersiell distribution av elektrisk energi, men tvåfaskretsar finns fortfarande i vissa styrsystem.
Tvåfaskretsar använder vanligtvis två separata par av strömförande ledare. Alternativt kan tre ledare användas, men den gemensamma ledaren bär vektorsumman av fasströmmarna, vilket kräver en större ledare. Vektorsumman av balanserade trefasströmmar är emellertid noll, vilket gör att de neutrala ledningarna kan elimineras. Inom elektrisk kraftdistribution representerade ett krav på endast tre ledare, snarare än fyra, en avsevärd kostnadsbesparing för distributionstråden på grund av kostnaden för ledare och installation.
Medan både tvåfas- och trefaskretsar har en konstant kombinerad effekt för en idealisk belastning, kan praktiska enheter som motorer drabbas av effektpulseringar i tvåfassystem. Dessa effektpulseringar tenderar att orsaka ökat mekaniskt brus i transformator- och motorlaminering på grund av magnetostriktion och torsionsvibrationer i generator- och motordrivaxlar.
Tvåfaseffekt kan erhållas från en trefaskälla med två transformatorer i en Scott-anslutning : En primär transformator är ansluten över två faser av matningen. Den andra transformatorn är ansluten till en mittuttag på den första transformatorn och är lindad för 86,6 % av fas-till-fas-spänningen på trefassystemet. Transformatorernas sekundärdelar kommer att ha två faser med 90 graders mellanrum i tiden, och en balanserad tvåfasbelastning kommer att balanseras jämnt över de tre matningsfaserna.
Se även
- Anmärkningar
- Specifika referenser
- Allmänna referenser
- Donald G. Fink och H. Wayne Beaty, Standard Handbook for Electrical Engineers , elfte upplagan, McGraw-Hill, New York, 1978, ISBN 0-07-020974-X
- Edwin J. Houston och Arthur Kennelly, Recent Types of Dynamo-Electric Machinery , copyright American Technical Book Company 1897, publicerad av PF Collier and Sons New York, 1902