Dvoufázová soustava
| Veličina | Vzorec | Jednotka |
|---|---|---|
| Zdánlivý výkon | S = 2U*I | VA |
| Činný výkon | P = S*cosφ | W |
| Jalový výkon | Q = S*sinφ | VAr |
| Sdružené napětí | Us = √2*U | V |
Dvoufázová soustava byla předchůdcem dnešní trojfázové soustavy. Její fáze byly vůči sobě posunuty o 90°, tedy první měla sinusový průběh, druhá pak cosinusový průběh. Proud byl rozváděn nejčastěji čtveřicí vodičů, méně často trojicí, kde jeden z nich měl větší průměr (musel být dimenzován na 141 % proudu jednotlivých fází).[zdroj?] První z těchto generátorů měly dva rotory vůči sobě otočené o 90°, byly to tedy spíše dva spojené jednofázové generátory seřízené pro dodávku dvoufázové elektřiny. Generátory instalované v roce 1895 na Niagarských vodopádech byly dvoufázové a zároveň největší ve své době.[zdroj?]
Výhody
Dvoufázový systém skýtal výhodu toho, že umožňoval běh indukčních elektrických motorů. Točivé magnetické pole, které vytváří dvoufázový proud, poskytuje rotoru točivý moment, který je schopný jej roztočit z klidu. Toho jednofázový systém není schopen bez použití startovacích kondenzátorů. Konfigurace cívek dvoufázového motoru je shodná, jako u kondenzátorově startovaného jednofázového motoru. Také bylo snazší analyzovat chování systému s dvěma zcela oddělenými fázemi. V podstatě to platilo až do roku 1918, kdy byl vynalezen způsob symetrického komponentu, který umožnil navrhnout systémy s nevyváženou zátěží (v podstatě každý systém, kde nelze z nějakého důvodu vyvážit zátěže jednotlivých fází, typicky obytná zástavba)
Nevýhody
Trojfázový rozvod, oproti dvoufázovému, vyžaduje menší počet vodičů při stejném napětí a stejném přenášeném výkonu. Vyžaduje pouze tři vodiče, což významně snižuje náklady na instalaci systému.
Zdroje dvoufázového proudu
Generátor
Generátor, který je speciálně určen pro výrobu dvoufázového proudu, má dvě sady cívek, které jsou proti navzájem otočeny o 90°.
Transformátor
Obě soustavy, tedy dvoufázovou a trojfázovou lze spojit přímo, využívá se k tomu dvou transformátorů v tzv. Scottově zapojení, řešení je levnější a efektivnější, než používání rotačních měničů. V době kdy se přecházelo z dvoufázového na trojfázový systém, bylo zapotřebí vyřešit, jak rovnoměrně rozložit zátěž dvoufázových strojů na trojfázovou soustavu, aby byla vyvážena, napětí jednotlivých fází totiž nejde regulovat samostatně. Navíc je schopný převádět elektřinu nejen z trojfázové do dvoufázové soustavy, ale i obráceně, tedy umožňuje propojení větších elektrických celků a výměnu energie mezi nimi.
Využití
Za předpokladu, že má být napětí na troj-fázové i dvou-fázové straně stejné, je na jednom z nich přesně uprostřed vytvořena odbočka, rozdělující cívku na dvě poloviny, jejíž konce jsou připojeny ke dvěma fázím. Druhý transformátor je připojen na střed prvního a odbočka je připojena na zbývající fázi. Na sekundárních vinutích je pak získán proud navzájem posunutý o 90°. Toto zapojení bohužel není schopné vyrovnat nevyváženou zátěž jednotlivých fází, nevyváženost dvoufázového systému se přenáší do trojfázového.
V současnosti je systém nahrazen modernějším systémem trojfázovým, nicméně v některých částech USA je stále tato soustava používána, například v Philadelphii a jižním Jersey (kde je však na ústupu). Důvody proč je tento systém stále udržován v chodu jsou historické, v Philadelphii je tento systém nazýván two-phases five wires, což plně odpovídá dvěma fázím po dvou vodičích a zemnícímu vodiči.
Související články
Externí odkazy
- https://web.archive.org/web/20120121010344/http://pecworld.zxq.net/Basic_circuit_trainining/08_3_phase/02_two_phase.htm
- http://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=48960
- http://www.energie.ch/drehstrom-und-wechselstrom
- http://www.ablegroup.net/3phase-2phase.htm
- http://wiki.answers.com/Q/How_can_a_240V_single-phase_split_ac_work_in_the_US_which_has_a_120V_2-phase_system
- https://web.archive.org/web/20120903170127/http://www.philadelphiaspeaks.com/forum/center-city/30345-history-undergrounding-electrical-wires-center-city.html
Média použitá na této stránce
From illustration text: Elementary two-loop alternator and sine curves, illustrating two phase alternating current. If the loops be placed on the alternator armature at 90 magnetic degrees, a single phase current will be generated in each of the windings, the current in one winding being at its maximum value when the other is at zero. In this case four transmission conductors are used, two for each separate circuit, and the motors to which the current is led have a double winding corresponding to that on the alternator armature.
Autor: Moteuralioth, Licence: CC BY-SA 3.0
Moteur à induction, diphasé, fabriqué par R. Alioth et Cie, numéro 1042, daté vers 1891.
Hormis sa date, l'intérêt de ce moteur réside dans le circuit du rotor, il est en effet l'ancêtre de la cage d'écureuil. Constitué d'un fil en cuivre épais branché en court-circuit, totalement isolé en double couche coton sur toute sa longueur et de surcroit gainé d'un autre isolant dans les encoches qui sont légèrement inclinées, que l'on distingue très bien sur cette photo. L'on peut voir aussi que les deux cotés du rotor sont eux aussi isolés. Cette fabrication complexe a été très éphémère car l'invention de la cage d'écureuil par Mikhaïl Dolivo-Dobrovolski plus simple de conception l'a très vitre remplacé.
Quand aux bobinage du stator, il est lui aussi très intéressant. L'on peut noter le soin particulier apporté dans l'alignement des fils qui sied uniquement aux moteurs de cette époque et de la petite décennie suivante. Dans les quelques années antérieurs, c'est-à-dire depuis leur invention et leurs premières constructions industrielles qui remontent à 1887-1888, les stators de ces moteurs étaient simplement bobinés en anneau ; l'on voit donc là un réel progrès.
En marge, il faut noter aussi l'intérêt historique car après bien des recherches, il est (à ma connaissance) le plus ancien moteur bobiné de la sorte. À d'autres d'apporter la preuve du contraire et de le faire figurer ici pour le plus grand bien de tous. Rappelons tout de même que la totalité des stators des moteurs à induction industriels triphasés et à cage d'écureuil actuels, sont bobinés de la sorte.