Rețea electrică bifazată

Rețelele electrice bifazate au fost utilizate la începutul secolului al XX-lea în rețelele de distribuție electrică de curent alternativ.

Ei au folosit două circuite, tensiunile în care au fost schimbate în fază unul față de celălalt cu (90 de grade electrice). De obicei, în circuite erau folosite patru linii - două pentru fiecare fază. Mai rar, a fost folosit un fir comun, care avea un diametru mai mare decât celelalte două fire. Unele dintre cele mai vechi generatoare cu două faze aveau două rotoare cu drepturi depline cu înfășurări rotite la 90° spațial. ${\frac {\pi }{2))$

Pentru prima dată, ideile de a folosi un curent cu două faze pentru a crea un cuplu au fost exprimate de Dominic Arago în 1827 . Aplicația practică a fost descrisă de Nikola Tesla în brevetele sale din 1888 , cam în același timp, el a dezvoltat proiectarea unui motor electric cu două faze . În plus, aceste brevete au fost vândute companiei Westinghouse , care a început să dezvolte rețele în două faze din SUA. Mai târziu, aceste rețele au fost înlocuite cu unele trifazate, a căror teorie a fost dezvoltată de inginerul rus Mihail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky , care a lucrat în Germania la AEG . Cu toate acestea, datorită faptului că brevetele Tesla conțineau idei generale de utilizare a circuitelor polifazate, compania Westinghouse a reușit de ceva timp să le înfrâneze dezvoltarea prin litigii privind brevetele [1] .

Avantajul rețelelor în două faze a fost că permit o pornire simplă, ușoară a motoarelor electrice. În primele zile ale ingineriei electrice, aceste rețele cu două faze separate erau mai ușor de analizat și dezvoltat [2] . La acea vreme, metoda componentelor simetrice nu fusese încă creată (a fost propusă în 1918), ceea ce a oferit ulterior inginerilor un instrument matematic convenabil pentru analiza modurilor de sarcină asimetrică ale sistemelor electrice multifazice .

Câmpul magnetic rotativ creat în sistemele bifazate a permis motoarelor electrice să creeze cuplu atunci când rotorul motorului era oprit, ceea ce este imposibil la motoarele electrice asincrone monofazate (fără utilizarea unor instrumente speciale de pornire). Motoarele asincrone utilizate în sistemele bifazate au aceeași configurație de înfășurare ca și motoarele monofazate cu un condensator de pornire.

O rețea electrică trifazată necesită linii cu o masă mai mică de materiale conductoare (de obicei metale) la aceeași tensiune și putere transmisă mai mare, comparativ cu un sistem bifazat cu patru fire [3] . Liniile bifazate în majoritatea aplicațiilor au fost ulterior înlocuite cu linii trifazate în rețelele electrice de distribuție , cu toate acestea, ele sunt încă folosite în unele sisteme de control, în servomotorizări.

Puterea activă instantanee transmisă în rețelele electrice trifazate și bifazate este constantă cu o sarcină simetrică . Cu toate acestea, în rețelele monofazate, puterea activă instantanee fluctuează la o frecvență de două ori mai mare decât tensiunea de linie. Aceste ondulații de putere au ca rezultat creșterea zgomotului și vibrațiilor mecanice în echipamentele electrice cu materiale magnetizabile datorită efectului magnetostrictiv , precum și vibrații de rotație în arborii motorului .

Circuitele bifazate folosesc de obicei două perechi separate de conductori electrici. Dar se pot folosi și trei conductori, totuși, suma vectorială a curenților de fază curge prin firul comun al circuitelor cu două faze și, prin urmare, firul comun trebuie să aibă un diametru mai mare. În schimb, în rețelele trifazate cu sarcină simetrică, suma vectorială a curenților de fază este zero și, prin urmare, este posibil să se utilizeze trei linii de același diametru în aceste rețele. Pentru rețelele de distribuție electrică, utilizarea a trei conductori este mai convenabilă decât utilizarea a patru, deoarece aceasta economisește costul liniilor conducătoare și costurile instalării acestora.

Tensiunea bifazată poate fi obținută de la o sursă trifazată prin conectarea transformatoarelor monofazate în așa-numitul circuit Scott . O sarcină simetrică într-un astfel de sistem trifazat este exact echivalentă cu o sarcină trifazată simetrică.

În unele țări (de exemplu, în Japonia ), circuitul lui Scott este folosit pentru a alimenta căile ferate electrificate printr-un sistem de curent alternativ cu frecvență de curent monofazat. În acest caz, în rețeaua de contact alternează doar două faze , și nu trei. Pe drumurile cu șine dublă, șinele de diferite direcții pot fi alimentate pe toată lungimea lor din propria fază a unei rețele bifazate, ceea ce face posibilă scăparea de alternanța fazelor de-a lungul cursului trenului și instalarea de inserții neutre . (deși acest lucru complică munca stațiilor). În Rusia, un astfel de sistem nu este larg răspândit.

Curent electric bifazat

Un curent electric bifazat este un set de doi curenți monofazați defazați unul față de celălalt printr-un unghi sau cu 90 °: ${\frac {\pi }{2))$

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

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

Dacă două înfășurări sunt aranjate în spațiu astfel încât axele lor să fie reciproc perpendiculare și sistemul de înfășurare este alimentat cu un curent sinusoidal bifazat, atunci în sistem vor fi create două fluxuri magnetice :

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

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

Deoarece fluxurile magnetice sunt orientate spațial la un unghi de 90° unul față de celălalt, fluxul magnetic rezultat va fi egal cu suma lor geometrică:

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

Dar , prin urmare , sau $\Phi _{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2)))=-\Phi _{m}\cos \omega t$ $\Phi _{0}={\sqrt {\Phi _{m}^{2}\sin ^{2}(\omega t)+(-\Phi _{m}\cos \omega t) ^{2}}}$ $\Phi _{0}=\Phi _{m}.$

Vezi și

Motor bifazat

Note

↑ Rzhonsnitsky B.N. Nikola Tesla - 1959. - 224 p., - 40.000 de exemplare.
↑ Thomas J. Blalock Primul sistem polifazat - o privire înapoi la puterea bifazată pentru distribuția de curent alternativ , în IEEE Power and Energy Magazine , martie-aprilie 2004, ISSN 1540-7977 pg. 63
↑ Terrell Croft și Wilford Summers (ed.), American Electricans' Handbook, Ediția a unsprezecea , McGraw Hill, New York (1987) ISBN 0-07-013932-6 pagina 3-10, figura 3-23

Link -uri

Donald G. Fink și H. Wayne Beaty, Manual standard pentru ingineri electrici, ediția a unsprezecea , McGraw-Hill, New York, 1978, ISBN 0-07-020974-X
Edwin J. Houston și Arthur Kennelly, Recent Types of Dynamo-Electric Machinery , copyright American Technical Book Company 1897, publicat de PF Collier and Sons New York, 1902