Hệ thống điện xoay chiều hai pha

Hệ thống hai pha là tiền thân của hệ thống ba pha ngày nay. Các pha của nó bị dịch chuyển 90 ° so với nhau, do đó pha thứ nhất có đường cong điện áp hình sin, pha thứ hai - cosin.

Thông thường, dòng điện được phân phối trên bốn dây, ít thường xuyên hơn trên ba dây và một trong số chúng có đường kính lớn hơn (nó phải được tính cho 141% dòng điện trong các pha riêng biệt).

Máy phát điện đầu tiên trong số này có hai rôto quay 90° với nhau, vì vậy chúng trông giống như hai máy phát điện một pha được kết nối với nhau được thiết lập để tạo ra điện áp xoay chiều hai pha. Các máy phát điện được lắp đặt tại Thác Niagara vào năm 1895 là loại hai pha và là máy phát điện lớn nhất vào thời điểm đó.

Sơ đồ đơn giản của máy phát điện hai pha

Hệ thống hai pha có ưu điểm là cho phép động cơ điện không đồng bộ.

Từ trường quay, tạo ra dòng điện hai pha, cung cấp cho rôto một mô-men xoắn có thể khiến nó chuyển động từ trạng thái nghỉ. Hệ thống một pha không thể làm được điều này nếu không sử dụng tụ điện khởi động. Cấu hình cuộn dây của động cơ hai pha giống như đối với động cơ khởi động một pha bằng tụ điện.

Việc phân tích hành vi của một hệ thống với hai giai đoạn hoàn toàn riêng biệt cũng dễ dàng hơn. Trên thực tế, phải đến năm 1918, phương pháp các thành phần đối xứng mới được phát minh, giúp thiết kế các hệ thống có tải không cân bằng (về cơ bản là bất kỳ hệ thống nào vì lý do nào đó không thể cân bằng tải của các pha riêng lẻ, thường là khu dân cư) .

Cuộn dây động cơ hai pha vào khoảng năm 1893.

Số đông động cơ bước cũng có thể được coi là động cơ hai pha.

Phân phối ba pha, so với phân phối hai pha, cần ít dây hơn cho cùng một điện áp và cùng một công suất truyền tải. Điều này chỉ cần ba dây, giúp giảm đáng kể chi phí lắp đặt hệ thống.

Là một nguồn dòng điện hai pha, một máy phát điện đặc biệt đã được sử dụng, có hai bộ cuộn dây quay tương đối với nhau 90 °.

Các hệ thống hai và ba pha có thể được kết nối trực tiếp bằng cách sử dụng hai máy biến áp trong cái gọi là kết nối Scott, một giải pháp rẻ hơn và hiệu quả hơn so với sử dụng bộ chuyển đổi quay.

Mạch Scott: các pha Y1, Y2, Y3 của hệ thống ba pha; R1, R2 — một pha của hệ thống hai pha, R3, R4 — pha thứ hai của hệ thống hai pha

Tại thời điểm tôi chuyển đổi từ hệ thống hai pha sang hệ thống ba pha, cần phải quyết định cách phân phối đều tải của máy hai pha trên hệ thống ba pha để cân bằng nó, bởi vì các giai đoạn riêng lẻ không thể được điều chỉnh riêng.

Ngoài ra, nó có thể chuyển đổi điện năng không chỉ từ hệ thống ba pha sang hệ thống hai pha mà còn ngược lại, do đó đảm bảo kết nối giữa các đơn vị điện lớn hơn và trao đổi năng lượng giữa chúng.

Giả sử rằng điện áp ở hai bên ba pha và hai pha phải giống nhau, một trong số chúng nghe thấy ngay ở giữa, cuộn dây chia 50:50 và các đầu của nó được nối với hai pha và đầu kia chỉ có 86,6 % của cuộn dây, theo đó, một nhánh được tạo ở đó...

Máy biến áp thứ hai này được nối với tâm của máy biến áp thứ nhất và vòi được nối với pha còn lại, sau đó một dòng điện được tạo ra trên các cuộn dây thứ cấp, các cuộn dây này lệch nhau 90 ° so với nhau.

Thật không may, kết nối này không thể cân bằng tải không cân bằng của các pha riêng lẻ, sự mất cân bằng của hệ thống hai pha được chuyển sang hệ thống ba pha và ngược lại, tùy thuộc vào nguồn được kết nối.

Hệ thống này hiện đã được thay thế bằng hệ thống ba pha hiện đại hơn ở hầu hết mọi nơi trên thế giới, nhưng hệ thống này vẫn được sử dụng ở các vùng của Hoa Kỳ, chẳng hạn như Philadelphia và Nam Jersey ở Hoa Kỳ (nơi nó đang bị suy giảm). Những lý do tại sao hệ thống này vẫn hoạt động là lịch sử.

Mạng tiện ích một pha, ba dây đặc biệt phổ biến ở Bắc Mỹ đôi khi được gọi không chính xác là hệ thống hai pha, mặc dù đây là hệ thống một pha trong hệ thống lắp đặt chính.