Dvoufázová elektřina. Dvoufázová elektrická síť

Dvoufázové elektrické sítě se používaly na počátku 20. století v elektrických rozvodných sítích střídavý proud. Používali dva obvody, jejichž napětí byla fázově posunuta vůči sobě o 90 stupňů. Obvykle byly v obvodech použity 4 linky - dvě pro každou fázi. Méně běžně se používal jeden společný drát, který měl větší průměr než ostatní dva dráty. Některé z prvních dvoufázových generátorů měly dva plné rotory s vinutími fyzicky otočenými o 90 stupňů.

Příběh

Poprvé myšlenky použití dvoufázového proudu k vytvoření točivého momentu vyjádřil Dominic Arago v roce 1827. Praktické použití popsal Nikola Tesla ve svých patentech z roku 1888, přibližně ve stejné době vyvinul konstrukci odpovídajícího elektromotoru. Dále byly tyto patenty prodány firmě Westinghouse, která začala vyvíjet dvoufázové sítě z USA. Později byly tyto sítě nahrazeny třífázovými, jejichž teorii vypracoval ruský inženýr Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij, který pracoval v Německu ve společnosti AEG. Nicméně, vzhledem k tomu, že Teslovy patenty obsahovaly obecné myšlenky na použití vícefázových obvodů, mohla společnost Westinghouse na nějakou dobu omezit jejich vývoj prostřednictvím patentových sporů.

Výhody

Výhodou dvoufázových sítí bylo, že umožňovaly jednoduchý měkký start elektromotorů. V počátcích elektrotechniky bylo jednodušší tyto sítě se dvěma oddělenými fázemi analyzovat a navrhovat. V té době ještě nebyla vytvořena metoda symetrických komponent (byla vynalezena v roce 1918), což následně poskytlo inženýrům pohodlnou matematickou sadu nástrojů pro analýzu asymetrických režimů zatížení vícefázových elektrických systémů.

Rotující magnetické pole vytvářené ve dvoufázových systémech umožňovalo elektromotorům vytvářet točivý moment již od nulových otáček motoru, což u jednofázových asynchronních elektromotorů (bez speciálních startovacích nástrojů) nebylo možné. Asynchronní motory, určené pro dvoufázové systémy, mají stejnou konfiguraci vinutí jako jednofázové motory se startovacím kondenzátorem.

Třífázová elektrická síť vyžaduje vedení s nižší hmotností vodivých materiálů (obvykle kovů) při stejném napětí a vyšším přenášeném výkonu ve srovnání s dvoufázovým čtyřvodičovým systémem. Dvoufázová vedení byla v elektrických rozvodných sítích nahrazena trojfázovými vedeními, ale v některých řídicích systémech se stále používají.

Přenášený okamžitý činný výkon v třífázových a dvoufázových elektrických sítích je konstantní při symetrické zatížení. Nicméně, v jednofázové sítě okamžitý činný výkon osciluje s frekvencí dvakrát větší než je síťové napětí. Toto zvlnění výkonu vede ke zvýšenému hluku a mechanickým vibracím v elektrických zařízeních s magnetizovatelnými materiály v důsledku magnetostrikčního účinku a také k rotačním vibracím hřídelí motoru.

Dvoufázové obvody obvykle používají dva samostatné páry vodičů s proudem. Lze použít i tři vodiče, společným vodičem však protéká vektorový součet fázových proudů, a proto společný vodič musí mít větší průměr. Na rozdíl od toho v třífázové sítě při symetrické zátěži je vektorový součet fázových proudů nulový, a proto je možné v těchto sítích použít tři vedení stejného průměru. Pro elektrické rozvodné sítě je požadavek tří vodivých vedení lepší než požadavek čtyř, protože to přináší značné úspory v ceně vodivých vedení a v nákladech na jejich instalaci.

Dvoufázové napětí lze získat z třífázového zdroje připojením jednofázových transformátorů v tzv. Scottově obvodu. Symetrické zatížení v takovém třífázovém systému je přesně ekvivalentní symetrickému třífázovému zatížení.

Často můžete slyšet, jak se elektrické sítě nazývají třífázové, dvoufázové, méně často - jednofázové, ale někdy tyto pojmy nejsou stejné. Abychom se nepletli, pojďme zjistit, čím se tyto sítě liší a co znamenají, když říkají např. rozdíly mezi třífázovým a jednofázový proud .

Jednofázové sítě

Dvoufázové sítě

Třífázové sítě

Průchod proudu je možný s uzavřeným okruhem. Proto musí být proud nejprve přiveden do zátěže a poté vrácen zpět.

U střídavého proudu je vodič, kterým proud prochází, fázový. Jeho označení obvodu je L1 (A).

Druhý se nazývá nula. Označení - N.

To znamená, že pro přenos jednofázového proudu musí být použity dva vodiče. Říká se jim fáze a nula.

Napětí mezi těmito vodiči je 220 V.

Dochází k přenosu dvou střídavých proudů. Napětí těchto proudů je fázově posunuto o 90 stupňů.

Proudy jsou přenášeny dvěma vodiči: dvěma fázovými a dvěma nulovými.

Je to drahé. Proto se nyní nevytváří v elektrárnách a není přenášen přes elektrické vedení (elektrické vedení).

Přenášejí se tři střídavé proudy. Ve fázi jsou jejich napětí posunuta o 120 stupňů.

Zdálo by se, že k přenosu proudu muselo být použito šest vodičů, ale při zapojení zdrojů podle schématu „hvězda“ si vystačí se třemi (typ obvodu je podobný latinskému písmenu Y).

Tři vodiče jsou fázové, jeden je nula.

Hospodárný. Proud se snadno přenáší na velké vzdálenosti.

Jakýkoli pár fázových vodičů má napětí 380 V.

Pár fázového vodiče a nulové napětí 220 V.

Napájení našich domů a bytů tak může být jednofázové nebo třífázové.

Jednofázové napájení

Jednofázový proud se připojuje dvěma způsoby: 2-drát a 3-drát.

První (dvouvodičový) používá dva vodiče. Jeden po druhém proudí fázový proud, druhý je pro nulový vodič. Podobným způsobem jsou elektřinou zásobovány téměř všechny staré domy postavené v bývalém SSSR.
Za druhé - přidejte další drát. Říká se tomu uzemnění (PE). Jeho účelem je zachránit lidský život a zařízení před rozbitím.

Třífázové napájení

Rozvod třífázového proudu po celém domě je proveden dvěma způsoby: 4-drát a 5-drát.

Čtyřvodičové připojení je provedeno se třemi fázovými a jedním neutrálním vodičem. Po elektrickém panelu se dva vodiče používají k napájení zásuvek a spínačů - jedna z fází a nula. Napětí mezi těmito vodiči je 220V.
Pětivodičové připojení - je přidán ochranný, zemnící vodič (PE).

V třífázové síti by měly být fáze zatěžovány co nejrovnoměrněji. V opačném případě dojde k fázové nerovnováze. Výsledek tohoto jevu je velmi žalostný a pro lidský život a techniku nepředvídatelný.

Záleží na tom, jaké elektrické rozvody v domě a jaké elektrické zařízení do něj lze zařadit.

Například uzemnění, a tedy zásuvky s uzemňovacím kontaktem, jsou vyžadovány, když jsou k síti připojeny následující:

spotřebiče s vysokým výkonem - lednice, sporáky, topidla,
elektronické domácí spotřebiče - počítače, televize (je nutné odstranit statickou elektřinu),
zařízení napojená na vodu - jacuzzi, sprchové kabiny (vodovod vodního proudu).

A pro napájení motorů (relevantní pro soukromý dům) je zapotřebí třífázový proud.

Kolik stojí připojení jednofázové a třífázové elektřiny?

Náklady na spotřební materiály a instalace zařízení jsou také plánovány na základě nejvíce preferovaného připojení. A pokud je obtížné předvídat náklady na zásuvky, vypínače, lampy (vše závisí na vašich rozmarech a fantazii designu), pak náklady na instalaci jsou přibližně stejné. V průměru je to:

montáž rozvaděče, ve kterém jsou instalovány jističe (12 skupin) a měřič stojí od 80 $
instalace vypínačů a zásuvek 2-6$
instalace reflektory 1,5-5 $ za jednotku.

Osobně jsem také přemýšlel o solárních panelech - trochu jsem studoval na http://220volt.com.ua, nyní se snažím strukturovat myšlenky, jak a co dělat s jejich připojením ...

Dvoufázové elektrické sítě byly používány na počátku 20. století ve střídavých elektrických rozvodných sítích. Používali dva obvody, jejichž napětí byla fázově posunuta vůči sobě o 90 stupňů. Obvykle byly v obvodech použity 4 linky - dvě pro každou fázi. Méně běžně se používal jeden společný drát, který měl větší průměr než ostatní dva dráty. Některé z prvních dvoufázových generátorů měly dva plné rotory s vinutími fyzicky otočenými o 90 stupňů.

Poprvé myšlenky použití dvoufázového proudu k vytvoření točivého momentu vyjádřil Dominic Arago v roce 1827. Praktickou aplikaci popsal Nikola Tesla ve svých patentech z roku 1888, přibližně ve stejné době vyvinul konstrukci odpovídajícího elektromotoru. Dále byly tyto patenty prodány firmě Westinghouse, která začala vyvíjet dvoufázové sítě z USA. Později byly tyto sítě nahrazeny třífázovými, jejichž teorii vypracoval ruský inženýr Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij, který pracoval v Německu ve společnosti AEG. Vzhledem k tomu, že Teslovy patenty obsahovaly obecné myšlenky na použití vícefázových obvodů, podařilo se společnosti Westinghouse na nějakou dobu omezit jejich vývoj prostřednictvím patentových sporů.

Dvoufázové obvody obvykle používají dva samostatné páry vodičů s proudem. Lze použít i tři vodiče, společným vodičem však protéká vektorový součet fázových proudů, a proto společný vodič musí mít větší průměr. Naproti tomu v třífázových sítích se symetrickou zátěží je vektorový součet fázových proudů nulový, a proto je možné v těchto sítích použít tři vedení stejného průměru. Pro elektrické rozvodné sítě je požadavek tří vodivých vedení lepší než požadavek čtyř, protože to přináší značné úspory v ceně vodivých vedení a v nákladech na jejich instalaci.