Двухфазная электрическая сеть — Википедия

Двухфазные электрические сети применялись в начале XX века в электрических распределительных сетях переменного тока. В них применялись два контура, напряжения в которых были сдвинуты по фазе друг относительно друга на π2{\displaystyle {\frac {\pi }{2}}} (90 электрических градусов). Обычно в контурах использовались четыре линии — по две на каждую фазу. Реже применялся один общий провод, имевший больший диаметр, чем два других провода. Некоторые из наиболее ранних двухфазных генераторов имели по два полноценных ротора с обмотками, физически повёрнутыми на 90 градусов.

Впервые идеи использования двухфазного тока для создания вращающего момента были высказаны Домиником Араго в 1827 году. Практическое применение было описано Николой Тесла в его патентах от 1888 года, примерно тогда же им была разработана конструкция двухфазного электродвигателя. Далее эти патенты были проданы компании Вестингауза, которая начала развивать двухфазные сети с США. Позднее эти сети были вытеснены трёхфазными, теория которых разрабатывалась русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским, работавшим в Германии в компании AEG. Однако, благодаря тому, что в патентах Теслы содержались общие идеи использования многофазных цепей, компании Вестингауза некоторое время удавалось сдерживать их развитие с помощью патентных судебных процессов

[1].

Преимуществом двухфазных сетей было то, что они допускали простой, мягкий пуск электрических двигателей. На заре электротехники эти сети с двумя отдельными фазами были более просты для анализа и разработки.

[2] Тогда ещё не был создан метод симметричных составляющих (он был изобретён в 1918 году), который впоследствии дал инженерам удобный математический инструментарий для анализа несимметричных режимов нагрузки многофазных электрических систем.

Вращающееся магнитное поле, создаваемое в двухфазных системах, позволяло электромоторам создавать вращающий момент от нулевой частоты вращения мотора, что не было возможным в однофазных асинхронных электромоторах (без специальных пусковых средств). Асинхронные двигатели, разработанные для двухфазных систем, имеют ту же конфигурацию обмоток, что и однофазные двигатели с пусковым конденсатором.

Для трёхфазной электрической сети требуются линии с меньшей массой проводящих материалов (как правило, металлов) при том же самом напряжении и большей передаваемой мощности, в сравнении с двухфазной четырёхпроводной системой.

[3] Двухфазные линии были вытеснены трёхфазными в электрических распределительных сетях, однако они до сих пор используются в некоторых системах управления.

Передаваемая мгновенная активная мощность в трёхфазных и двухфазных электрических сетях постоянна при симметричной нагрузке. Однако в однофазных сетях мгновенная активная мощность колеблется с частотой, в два раза большей частоты напряжения в линии. Эти пульсации мощности приводят к повышенному шуму и механическим вибрациям в электрооборудовании с намагничивающимися материалами из-за магнитострикционного эффекта, а также к вращательным вибрациям валов электродвигателей.

Схема трансформатора Скотта

Двухфазные контуры обычно используют две отдельные пары токонесущих проводников. Могут использоваться и три проводника, однако по общему проводу течёт векторная сумма фазных токов, и поэтому общий провод должен иметь больший диаметр. В отличие от этого, в трёхфазных сетях при симметричной нагрузке векторная сумма фазных токов равна нулю, и поэтому в этих сетях возможно использовать три линии одинакового диаметра. Для электрических распределительных сетей требование трёх проводящих линий лучше, чем требование четырёх, поскольку это даёт значительную экономию в стоимости проводящих линий и в расходах по их установке.

Двухфазное напряжение может быть получено от трёхфазного источника путём соединения однофазных трансформаторов по так называемой схеме Скотта. Симметричная нагрузка в такой трёхфазной системе в точности эквивалентна симметричной трёхфазной нагрузке.

В некоторых странах (например, в Японии) схему Скотта используют для питания железных дорог, электрифицированных по системе однофазного переменного тока промышленной частоты. В этом случае в контактной сети чередуются только две фазы, а не три. На двухпутных дорогах пути разных направлений могут на всём протяжении питаться каждый от своей фазы двухфазной сети, что позволяет избавиться от чередования фаз по ходу следования поезда и устройства нейтральных вставок (хотя это усложняет работу станций). В России такая система не получила распространения.

Двухфазным электрическим током называется совокупность двух однофазных токов, сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол π2{\displaystyle {\frac {\pi }{2}}}, или на 90°:

i1=Imsin⁡ωt{\displaystyle i_{1}=I_{m}\sin \omega t};

i2=Imsin⁡(ωt−π2){\displaystyle i_{2}=I_{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}})}.

Если две катушки индуктивности расположить в пространстве так, чтобы их оси были взаимно перпендикулярны и систему катушек питать двухфазным током, то в системе создастся два магнитных потока:

Φ1=Φmsin⁡ωt{\displaystyle \Phi _{1}=\Phi _{m}\sin \omega t};

Φ2=Φmsin⁡(ωt−π2){\displaystyle \Phi _{2}=\Phi _{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}})}.

Так как магнитные потоки пространственно расположены под углом 90° друг к другу, поэтому результирующий магнитный поток будет равен их геометрической сумме:

Φ0=Φm2sin⁡(ωt)2+Φm2sin⁡(ωt−π2)2{\displaystyle \Phi _{0}={\sqrt {\Phi _{m}^{2}\sin(\omega t)^{2}+\Phi _{m}^{2}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}})^{2}}}}.

Но Φmsin⁡(ωt−π2)=−Φmcos⁡ωt{\displaystyle \Phi _{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}})=-\Phi _{m}\cos \omega t}, поэтому Φ0=Φmsin⁡(ωt)2+(Φmsin⁡(ωt−π2)2){\displaystyle \Phi _{0}={\sqrt {\Phi _{m}\sin(\omega t)^{2}+(\Phi _{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}})^{2})}}}, или Φ0=Φm{\displaystyle \Phi _{0}=\Phi _{m}}

• Donald G. Fink and H. Wayne Beaty, Standard Handbook for Electrical Engineers, Eleventh Edition,McGraw-Hill, New York, 1978, ISBN 0-07-020974-X
• Edwin J. Houston and Arthur Kennelly, Recent Types of Dynamo-Electric Machinery, copyright American Technical Book Company 1897, published by P.F. Collier and Sons New York, 1902

фазный ток — это… Что такое фазный ток?

 

фазный ток
Ток, протекающий в фазной обмотке (фазе) источника или приемника электрической энергии.

Четырехпроводная система трехфазного тока

Нейтраль (N) — общая точка соединенных концов фазных обмоток генератора (источника питания). То же самое относится и к потребителю (нагрузке).
Линейные провода (проводники) — проводники, присоединенные к началу фазных обмоток  (А, В и С).
Звезда (соединение звездой) — представленное на рисунке соединение, в котором начала обмоток соединены в одну общую точку.
Нулевой провод (проводник) или нулевой рабочий провод (проводник) — проводник соединяющий нейтрали генератора (источника питания) и потребителя (нагрузки). Нулевой провод выполняет роль обратного провода.
Линейное напряжение — напряжение между линейными проводами.
Фазное напряжение — напряжение между линейным и нулевым проводом.
Фазный ток — ток, протекающий по фазной обмотке генератора (источника питания) или потребителя.
Линейный ток — ток, протекающий по линейному проводу.
При соединении звездой линейный ток равен фазному.
При работе по нулевому проводу протекает ток, равный векторной сумме трех линейных токов: I_А, I_B и I_C.
Если фазы нагружены равномерно, то ток нулевого провода равен нулю.

[На основе книги Кузнецов М. И. Основы электротехники. М, «Высшая Школа», 1964]

При схеме соединения обмоток трансформатора звезда — треугольник отсечка выполняется из трех токовых реле: двух включенных на фазные токи и одного включенного на сумму этих токов.
[ПУЭ]
 

И вообще, что такое фаза в электричестве ?

Фаза в электричестве имеет два понятия. Фаза применима к переменному току, В каждое мгновение ток меняет свое значение от нуля до максимума и снова до нуля. Затем течет в обратном направлении от нуля до максимума и снова до нуля. Вообщем, получается колебательный процесс. с определенным периодом. Так вот любая точка времени в этом периоде называется фазой тока (напряжения) . Теперь, чисто практическое название фазы. Для простоты представим себе однофазную систему. Есть генератор, кот. вырабатывает напряжение между началом и концом обмотки. Если эти концы не заземлены, то можно любой провод обозвать фазой, а другой нулем, потому как при подключении нагрузки ток течет то тот начала в конец обмотки, то наоборот. Но вот, если один конец заземлить, то напряжение между заземленным концом и самой землёй в идеале будет равно нулю. Поэтому этот конец так и назвали. Ну а другой естественно стал называться фазой. В трёхфазной системе концы 3-х обмоток генератора соединены между собой и выведен один общий проводник, который заземлен и называется нулём, ну а остальные — фазами.

Да будет свет! -сказал электрик вырубая провода!: ) Наверно предупреждение)

отсутствие фазы это когда бабулька которую электрики попросили поднять провод остается жива

Фаза это стадия пириодического колебания ))) А у электриков это фазный провод в трёхфазной системе

И вообще.. . Фаза-это параметр, характеризующий отставание процесса колебаний во времени. Так как полный цикл колебания есть возврат в исходную точку, то его можно представить движением по окружности. полное колебание соотвтетствует 2Пи, а 90 градусов, например, Пи/2…Фаза колебаний и показывает на какой угол отстает второй процесс от первого…

Если чисто практически, то это незаземлённый провод. Индикаторная отвёртка на нём горит в отличие от нуля.

Одна «элекрическая лошадь» из трёх.

Ответы@Mail.Ru: Переменный ток: «фаза» и «ноль»

ток течет так, как вы описали. смысл в другом. у нас есть некий источник и потребитель, между ними 2 провода, между ними положенное напряжение, по ним движутся электроны. все правильно. Но на практике у нас есть еще один «провод» — наша земля. Есть смысл взять один из наших проводов и соединить с землей в одном или нескольких местах. Что нам это даст? Ток будет бегать точно так же, но мы будем знать, что один провод — безопасный, за него можно взяться, стоя ногами на земле и ток через вас не пойдет. А значит, можно поставить выключатель люстры на фазу, и при выключенном свете безопасно менять лампочку (оба контакта в ней будут иметь потенциал земли) , можно прицепить на землю корпус холодильника, компа, стиралки или станка — и тоже знать, что даже если что-то внутри перетрется, никого от корпуса не убьет. В реальности все немного не так: электростанции выдают 3 фазы, смещенные на 120 друг относительно друга, эти же 3 фазы идут по ЛЭП, преобразуются и даже приходят к вам в подъезд. Заодно разводят и землю, у нее получается потенциал средний между фазами (тут целая наука) . У вас в подъезде вероятно есть реально земля — земляной провод еще раз заземлен. В каждую квартиру подана одна фаза из трех и эта самая земля, причем земля подана двумя отдельными проводами — как «ноль» и как «земля». Это по сути один провод, они соединены где-то на вводе в дом, но «ноль» может отключаться тумблерами, он заведен в дырки розеток и на лампы, а «земля» — нигде не разрывается и по ней ток в норме не течет, она заведена на усики в евророзетках. Смысл в том, что если где-то происходит короткое замыкание, то на «нуле» может оказаться приличное напряжение до 100 вольт, а вот корпуса приборов останутся заземленными с нулевым напряжением относительно земли, от них током не стукнет. А еще сейчас есть предохранительные приборы на входе, сравнивающие ток по фазе и нулю, он должен строго совпадать, если не совпадает — значит где-то уходит с фазы на настоящую землю (например, через человека, который меняет лампочку, стоя в ванне с мокрыми ногами) , и надо срочно отрубать все.

Ноль-это не земля.

Понятия фаза и нуль (нейтраль) нужно рассматривать в трехфазных сетях, там, я надеюсь, вы все поймете

возьмем простую батарейку. У нее + и — .Пусть эта батарейка будет в одном доме а в другом доме будет лампочка. Соединим проводами + и — с лампочкой. Пусть будет свет. Теперь один из проводов соединим с землей. И этот провод будем называть земляным или просто землей. Свет от этого не перестанет быть. А второй провод назовем фазой. Вопросы будут?

> Если «ноль» — это земля, то как может быть реализовано попеременное направление тока — он же не может извлекаться из земли? Может, т. к. на стороне генератора «0» тоже подключён к земле и ток вполне себе течёт через землю. Существуют однопроводные линии. Однако, на практике, «0» соединён с землёй, но для него всё-же существует отдельный провод. >Я нашел этому только одно объяснение: обе «фазы» генератора разделяются, и к каждой из них примыкает «ноль» — то есть земля. В итоге в одной паре проводов ток течет только в одном направлении 20мс, а следующие 20мс он течет в другой паре проводов тоже в одном направлении, Совершенно неверно! Обычно в генераторе 3 фазы (и «0» четвёртым проводом) . Но можно рассмотреть и однофазный генератор. В случае однофазной сети к потребителю (в квартиру) заводится одна пара проводов. При частоте переменного тока 50 Гц длительность одного периода 20 мс. При этом 10 мс ток течёт в одном направлении, а 10 мс — по этой же паре проводов, но в другом направлении. Как я писал выше, нет никаких причин, препятствующих использовать землю в качестве одного из проводников и в соответствующие поупериоды «закачивать» или «извлекать» ток (электроны) из земли. Реально, как это выше подробно описал Михаил Левин, один из проводников на всём протяжении от генератора к потребителю во многих местах соединён с землёй при помощи специальных заземляющих устройств. Этот проводник, потенциал которого относительно земли всегда должен быть близок к 0, и называется «нулём».