Многофазные сети

[wrest]

Ende
Выделено из темы «Оказывается, нет!»

sergey zhukov
Я вашу мысль не понял, честно сказать. Возможности провода ограничены законами Ома и Джоуля-Ленца, при любой фазности. Один относительно недорогой провод у нас всегда есть - "земля".
Трехфазное питание, мне кажется, существует из-за простоты генерации.

[Osmiy]

Разве две фазы нельзя по трём проводам передать?

[Dmitriy40]

Чтобы создать вращающее поле надо минимум две катушки с различающимся током - потому их нельзя включить по двум проводам, но можно по трём, четыре не обязательно. При этом от третьего провода отказаться нельзя, ток там не всегда нулевой (тогда токи катушек стали бы одинаковыми). Но тогда по трём проводам будет передана мощность 2N (катушек-то две), если же включить три катушки по трём проводам (а создав правильный сдвиг фаз получим векторную сумму токов в 4-м общем проводе нулевую и провод можно исключить) можно по тем же трём проводам передать уже мощность 3N, что выгоднее чем 2N. По четырём проводам можно включить 4 катушки (5-й общий провод снова можно исключить правильным выбором фаз) и передать мощность 4N. И так далее, линейно, по схеме включения "звезда" без центрального провода.
И кстати когда критичны малые пульсации (выпрямленного тока), то вполне себе используют многофазную генерацию и передачу, не только 3-х фазную.

[sergey zhukov]

Вот что я имел ввиду:

Да, две фазы можно передать по трем проводам. Просто третий провод должен быть вдвое толще двух других, т.е. фактически два провода, сложенных вместе. Так что все равно четыре.

Можно, разумеется, выбросить два средних провода из первой схемы и включить катушки и источники последовательно в один контур. Но тогда ток в катушках не может быть сдвинутым по фазе, т.е. создать вращающееся магнитное поле невозможно. А вот в трехфазной схеме этот фокус вполне работает. В трехфазном случае можно безболезненно выбросить половину проводов и оставить только три. При этом вращающееся магнитное поле сохраняется.

[rascas]

sergey zhukov в сообщении #1590915 писал(а):

Просто третий провод должен быть вдвое толще двух других, т.е. фактически два провода, сложенных вместе. Так что все равно четыре.

Нет. Ток там больше не в два раза, а в $\sqrt{2}$ .
Также надо рассматривать напряжение между проводами, а от этого зависит необходимая прочность изоляции. Для трёхфазной сети фазное напряжение в $\sqrt{3}$ больше линейного. А для двухфазной в $\sqrt{2}$.
Также двигатель с двумя обмотками проще чем с тремя.

[sergey zhukov]

rascas
Ну конечно, в $\sqrt{2}$ раз. Я перепутал со сдвигом на $180^\circ$. Определенная экономия от объединения проводов в двухфазной сети тоже есть, но в трехфазной она гораздо больше.

Обе сети, и двухфазная, и трехфазная, одинаково хорошо подходят для создания вращающегося поля. Причем обе эти системы используют трехпроводную линию. Но двухфазная сеть использует трехпроводную линию несимметрично: линейные напряжения и токи не равны. А трехфазная сеть использует эту же трехпроводную линию симметрично. В итоге трехфазная сеть по любым критериям сравнения (максимальное напряжение, материалоемкость, максимальный ток, максимальная мощность) способна победить двухфазную.

[Евгений Машеров]

Реально используемая двухфазная сеть сохранилась в двух городах США. Причём тамошняя электрокомпания предлагает установку трансформаторов Скотта для получения трёхфазного тока.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ ... cott-T.JPG

[sergey zhukov]

Dmitriy40 в сообщении #1590884 писал(а):

И кстати когда критичны малые пульсации (выпрямленного тока), то вполне себе используют многофазную генерацию и передачу, не только 3-х фазную.

Да, это тоже было для меня открытием в свое время (хотя это было легко предсказать): имея двухфазную сеть, можно преобразовать ее в трех- или любую полифазную без реактивных элементов. Так же можно, увеличивая число фаз таким образом, добиться практически идеального выпрямления переменного тока почти без пульсаций после диодных сборок, причем без использования емкостей.

[Mihaylo]

sergey zhukov в сообщении #1590878 писал(а):

Относительно недавно я понял, что именно для целей создания вращаюшегося магнитного поля достаточно и двухфазной сети, в трех фазах нет необходимости. И первые электромоторы переменного тока были именно двухфазными.

1. Тут ключевым оказывается тот нюанс, что пусковой крутящий момент асинхронного двигателя с тремя фазами хотя бы сколько-то сопоставим с номинальным моментом. А при работе от двух фаз пусковой момент равен нулю. Приходится раскручивать мотор чем-то вспомогательным. Это очень серьезное ограничение.
2. Трехфазное напряжение значительно лучше выпрямляется.

[Евгений Машеров]

Mihaylo в сообщении #1590953 писал(а):

Тут ключевым оказывается тот нюанс, что пусковой крутящий момент асинхронного двигателя с тремя фазами хотя бы сколько-то сопоставим с номинальным моментом. А при работе от двух фаз пусковой момент равен нулю. Приходится раскручивать мотор чем-то вспомогательным. Это очень серьезное ограничение.

Насколько я понимаю, при классической "тесловской двухфазности" (в смысле, когда сдвиг фаз 90 градусов) вполне себе вращательный момент возникает. Вот если у трёхфазного асинхронника отвалится фаза...

-- 24 апр 2023, 20:30 --

Dmitriy40 в сообщении #1590884 писал(а):

И кстати когда критичны малые пульсации (выпрямленного тока), то вполне себе используют многофазную генерацию и передачу, не только 3-х фазную.

Во времена "Манхэттенского проекта" от одной из станций к калютронам провели 12-фазную ЛЭП...

[Dmitriy40]

sergey zhukov в сообщении #1590935 писал(а):

Так же можно, увеличивая число фаз таким образом, добиться практически идеального выпрямления переменного тока почти без пульсаций после диодных сборок, причем без использования емкостей.

Ёмкости дело такое, для частоты 50Гц и токов в сотни ампер (а то и килоамперы совсем не редкость в технике) габариты требуемых ёмкостей становятся неразумными.

[sergey zhukov]

Mihaylo в сообщении #1590953 писал(а):

А при работе от двух фаз пусковой момент равен нулю.

Это вы, вероятно, про однофазное включение двигателя, когда магнитное поле вообще не вращается. Это когда у нас в источнике только один генератор переменного тока и двухпроводная линия подключения. Тогда с пуском проблемы, а направление вращения двигателя выбирается случайно (и вообще он работает с низким КПД). В двухфазном двигателе, где магнитное поле вращается, а подключение выполнено по трехпроводной линии, проблем с пуском нет (настолько, насколько их нет в асинхронном двигателе), и направление вращения четко определено.

Если мы имеем источник минимум из двух генераторов переменного тока, сдвинутых по фазе на любой угол (кроме $180^\circ$) и имеющих общий провод (т.е. трехпроводная линия подключения), то мы фактически уже имеем трехфазную сеть. Только перекошенную во всех отношениях (токи, напряжения, углы фаз). Следующий логичный шаг - сделать ее симметричной. Для этого необходимо добавить третий генератор и третью катушку для нагрузки. Тогда сеть становится симметричной и оптимальной.

Т.е., можно сказать, что вопрос стоял не "двухфазная против трехфазной", а "кривая трехфазная против симметричной трехфазной".

[Евгений Машеров]

rascas в сообщении #1590920 писал(а):

Нет. Ток там больше не в два раза, а в $\sqrt{2}$ .

Ток больше в корень из двух, но в формуле Джоуля-Ленца ток в квадрате, так что для тех же потерь надо сечение увеличить вдвое.

[sergey zhukov]

Евгений Машеров
Смысл в том, что из двух проводов с током $I$ в каждом после объединения получается один провод с током $\sqrt{2}I$. Т.е. нужно сравнивать $2I$ с $\sqrt{2}I$. Объединив два провода в один, можно сэкономить на материале.

[Евгений Машеров]

Ну, а тепловыделение при выросшем токе вырастет вдвое (или увеличивать вдвое сечение).