Dvoufázová soustava

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Zjednodušené schéma dvojfázového generátoru

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 1895 na Niagarských vodopádech byly dvoufázové a zároveň největší ve své době.[zdroj?]

Výhody[editovat | editovat zdroj]

Dvoufázový systém skýtal výhodu toho, že umožňoval běh indukčních elektrických motorů. Točivé pole, které vytváří dvoufázový proud, poskytuje rotoru krouticí 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.

Vinutý dvojfázový elektromotor okolo roku 1893

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[editovat | editovat zdroj]

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[editovat | editovat zdroj]

Generátor[editovat | editovat zdroj]

Jedná se o generátor, který je speciálně určen pro výrobu dvoufázového proudu, má dvě sady cívek, které jsou proti navzájem otočeny o 90°.

Transformátor[editovat | editovat zdroj]

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.

Technické detaily[editovat | editovat zdroj]

Za předpokladu, že má být napětí na troj- i dvou-fázové straně stejné, je na jednom z nich přesně uprostřed vytvořena odbočka, cívka je rozdělena 50:50 a její konce jsou připojeny ke dvěma fázím, druhý má navinuto jen 86,6% vinutí, respektive je tam vytvořena odbočka. Tento 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 a vice versa, záleží na tom, ve kterém je zapojen zdroj.

Scottovo zapojení; Y1, Y2, Y3 fáze trojfázového systému; R1, R2 - jedna fáze dvoufázového systému, R3, R4 - druhá fáze dvoufázového systému
Veličina Vzorec Jednotka
Zdánlivý výkon S = 2U*I VA
Výkon P = S*cosφ W
Jalový výkon Q = S*sinφ VAr
Sdružené napětí Us = √2*U V

Využití[editovat | editovat zdroj]

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.

Odkazy[editovat | editovat zdroj]