Полифазная система - Polyphase system

Один цикл напряжения трехфазной системы

А многофазная система это средство распространение переменный ток электричество где передача мощности постоянна в течение каждого электрического цикла. Полифазные системы имеют три или более запитанных электрические проводники пропускают переменные токи с определенным фазовым углом между волнами напряжения в каждом проводнике; за трехфазное напряжение, фазовый угол составляет 120 ° или ~ 2,09 радиана. Полифазные системы особенно полезны для передачи энергии на электродвигатели которые полагаются на переменный ток для вращения. Самый распространенный пример - это трехфазное питание система, используемая для промышленного применения и для передача энергии. По сравнению с однофазной двухпроводной системой трехфазная трехпроводная система передает в три раза больше мощности при том же размере проводника и напряжении.

Системы с более чем тремя фазами часто используются для выпрямительных систем и систем преобразования энергии, и были изучены для передачи энергии.

Фазы

На заре коммерческой электроэнергетики некоторые установки использовали двухфазный четырехпроводные системы для двигателей. Основным преимуществом этого было то, что конфигурация обмотки была такой же, как у однофазного двигателя с конденсаторным пуском, а при использовании четырехпроводной системы концептуально фазы были независимыми и легко анализировались с помощью математических инструментов, доступных в то время. ^[1]

Двухфазные системы также могут быть реализованы с использованием трех проводов (два «горячих» плюс общая нейтраль). Однако это приводит к асимметрии; падение напряжения в нейтрали делает фазы не разнесенными точно на 90 градусов.

Двухфазные системы были заменены трехфазными. Двухфазное питание с углом между фазами 90 градусов может быть получено из трехфазной системы с использованием Трансформатор, подключенный к Скотту.

Многофазная система должна обеспечивать определенное направление вращения фаз, чтобы напряжения зеркального отображения не учитывались при определении порядка фаз. Трехпроводная система с двумя фазными проводниками, разнесенными на 180 градусов, по-прежнему остается только однофазной. Такие системы иногда называют двухфазный.

Двигатели

Трехфазная электрическая машина с вращающимися магнитными полями

Полифазное питание особенно полезно в AC двигатели, такие как Индукционный двигатель, где он генерирует вращающееся магнитное поле. Когда трех- или более-фазный источник питания завершает один полный цикл, магнитное поле двухполюсного двигателя поворачивается на 360 ° в физическом пространстве; Двигатели с более чем двумя полюсами на фазу требуют большего количества циклов электропитания для завершения одного физического оборота магнитного поля, поэтому эти двигатели работают медленнее. Асинхронные двигатели, использующие вращающееся магнитное поле, были независимо изобретены Галилео Феррарис и Никола Тесла и разработан в трехэтапной форме Михаил Доливо-Добровольский в 1889 г.^[2] Раньше все коммерческие двигатели были постоянного тока с дорогими коммутаторы, щетки, не требующие особого обслуживания, и характеристики, не подходящие для работы в сети переменного тока. Многофазные двигатели просты в сборке, они самозапускаются и имеют небольшую вибрацию по сравнению с однофазными двигателями.

Высший фазовый порядок

Когда многофазная мощность доступна, ее можно преобразовать в любое желаемое количество фаз с помощью подходящего расположения трансформаторов. Таким образом, потребность в более чем трех фазах является необычной, но использовались более высокие числа фаз, чем три.

В период с 1992 по 1995 год компания New York State Electric & Gas эксплуатировала 1,5 мили, преобразованную из двухцепной трехфазной линии электропередачи 115 кВ в 6-фазную линию передачи на 93 кВ. Основным результатом было экономически выгодное использование существующей двухцепной трехфазной линии 115 кВ в качестве 6-фазной линии на расстояниях более 23–28 миль.^[3]

Многофазные схемы выработки электроэнергии с 5, 7, 9, 12 и 15 фазами в сочетании с многофазным индукционные генераторы (MPIG) с приводом от ветряных турбин. Индукционный генератор вырабатывает электроэнергию, когда его ротор вращается быстрее, чем синхронная скорость. Многофазный индукционный генератор имеет больше полюсов и, следовательно, более низкую синхронную скорость. Поскольку скорость вращения ветряной турбины может быть слишком низкой, чтобы значительная часть ее работы могла генерировать однофазную или даже трехфазную мощность переменного тока, более высокие порядки фаз позволяют системе захватывать большую часть энергии вращения в виде электроэнергии. .^{[нужна цитата ]}

Передача мощности высокого фазового порядка (HPO) часто предлагалась как способ увеличения пропускной способности в пределах ограниченной ширины. преимущественное право проезда.^[4] Требуемое расстояние между проводниками определяется межфазным напряжением, а шестифазная мощность имеет такое же напряжение между соседними фазами, как и между фазой и нейтралью. Однако напряжения между несмежными фазовыми проводниками возрастают по мере увеличения разницы между фазовыми углами проводов. Проводники могут быть расположены так, чтобы несмежные фазы располагались дальше друг от друга, чем соседние фазы.

Это позволяет существующему двухконтурная линия передачи переносить больше мощности с минимальным изменением существующей кабельной системы. Это особенно экономично, когда альтернативой является модернизация существующего сверхвысокое напряжение (СВН, фаза-фаза более 345 кВ) по стандартам сверхвысокого напряжения (СВН, более 800 кВ).

Напротив, трехфазная мощность имеет межфазное напряжение, равное √3 = 1,732 напряжения фаза-нейтраль.

Смотрите также

дальнейшее чтение

Томпсон, С. П. (1900). Многофазные электрические токи и двигатели переменного тока. Нью-Йорк: Спон и Чемберлен.

[1] Террелл Крофт, Справочник американских электриков, шестое издание, McGraw Hill, 1948, стр. 54–57.

[2] Ион Болдеа, Сайед Абу Насар, Справочник по индукционным машинам - CRC Press, 2002, стр. 2

[3] «Демонстрация передачи с высоким порядком фаз» (PDF). CERC-Reactors.com. Электроэнергетика и газ штата Нью-Йорк.

[4] Лонго, Вито (1 июля 2011 г.). "Высокая фаза Что?". Мир передачи и распределения.

[1]

[2]

[3]

[4]