Двухфазная электрическая мощность была многофазной системой распределения электроэнергии переменного тока начала 20-го века . Использовались две цепи, с фазами напряжения , отличающимися на одну четверть цикла, 90°. Обычно цепи использовали четыре провода, два для каждой фазы. Реже использовались три провода, с общим проводом с проводником большего диаметра. Некоторые ранние двухфазные генераторы имели два полных ротора и сборки поля, с обмотками, физически смещенными для обеспечения двухфазной мощности. Генераторы на Ниагарском водопаде, установленные в 1895 году, были крупнейшими генераторами в мире в то время и были двухфазными машинами. Трехфазные системы в конечном итоге заменили исходные двухфазные системы питания для передачи и использования электроэнергии. Активные двухфазные распределительные системы остаются в центре города Филадельфия , где многие коммерческие здания постоянно подключены к двухфазному току, [2] и в Хартфорде, штат Коннектикут . [3]
Преимущество двухфазного электропитания перед однофазным состояло в том, что оно позволяло использовать простые, самозапускающиеся электродвигатели. На заре электротехники было легче анализировать и проектировать двухфазные системы, в которых фазы были полностью разделены. [4] Только с изобретением метода симметричных компонентов в 1918 году многофазные системы электропитания получили удобный математический инструмент для описания случаев несбалансированной нагрузки. Вращающееся магнитное поле, создаваемое двухфазной системой, позволяло электродвигателям обеспечивать крутящий момент с нулевой скорости двигателя, что было невозможно с однофазным асинхронным двигателем (без дополнительных пусковых средств). Асинхронные двигатели, предназначенные для двухфазной работы, используют такую же конфигурацию обмоток, как и однофазные двигатели с конденсаторным пуском . Однако в двухфазном асинхронном двигателе импедансы двух обмоток идентичны.
Двухфазные цепи также имеют преимущество постоянной суммарной мощности в идеальной нагрузке, тогда как мощность в однофазной цепи пульсирует с удвоенной частотой сети из-за нулевых переходов напряжения и тока.
Трехфазная электрическая энергия требует меньшей массы проводника для того же напряжения и общей мощности по сравнению с двухфазной четырехпроводной цепью той же пропускной способности. [5] Она заменила двухфазную энергию для коммерческого распределения электроэнергии, но двухфазные цепи все еще встречаются в некоторых системах управления.
Двухфазные цепи обычно используют две отдельные пары токопроводящих проводников. В качестве альтернативы можно использовать три провода, но общий проводник несет векторную сумму фазных токов, что требует большего проводника. Однако векторная сумма сбалансированных трехфазных токов равна нулю, что позволяет исключить нейтральные провода. В распределении электроэнергии требование только трех проводников вместо четырех представляло собой значительную экономию затрат на распределительные провода из-за расходов на проводники и установку.
В то время как двухфазные и трехфазные цепи имеют постоянную суммарную мощность для идеальной нагрузки, практические устройства, такие как двигатели, могут страдать от пульсаций мощности в двухфазных системах. [4] Эти пульсации мощности, как правило, вызывают повышенный механический шум в пластинах трансформатора и двигателя из-за магнитострикции и крутильных колебаний в приводных валах генератора и двигателя.
Двухфазное питание может быть получено из трехфазного источника с использованием двух трансформаторов в соединении Скотта : одна первичная обмотка трансформатора подключена к двум фазам питания. Второй трансформатор подключен к средней точке первого трансформатора и намотан на 86,6% межфазного напряжения в трехфазной системе. Вторичные обмотки трансформаторов будут иметь две фазы, разнесенные по времени на 90 градусов, и сбалансированная двухфазная нагрузка будет равномерно сбалансирована по трем фазам питания.