Двухфазная система переменного тока

Двухфазная система была предшественницей сегодняшней трёхфазной системы. Её фазы были сдвинуты на 90° относительно друг друга, поэтому первая имела синусоидальную кривую напряжения, вторая – косинусоидальную. 

Чаще всего ток распределялся по четырём проводам, реже по трём, причём один из них имел больший диаметр (его нужно было рассчитать на 141% тока отдельных фаз). 

Первый из этих генераторов имел два ротора, повёрнутых относительно друг друга на 90°, поэтому они больше походили на два соединённых однофазных генератора, настроенных для создания двухфазного переменного напряжения. Генераторы, установленные в 1895 году на Ниагарском водопаде, были двухфазными и были крупнейшими в своё время. 

Двухфазная система позволяла работать асинхронным электродвигателям. 

Вращающееся магнитное поле, которое создаёт двухфазный ток, обеспечивает ротор крутящим моментом, который способен вращать его из состояния покоя. Однофазная система не может этого сделать без использования пусковых конденсаторов. Конфигурация катушки двухфазного двигателя такая же, как и у однофазного двигателя с конденсаторным пуском. 

Также было проще анализировать поведение системы с двумя полностью отдельными фазами. Фактически, так было до 1918 года, когда был изобретён метод симметричных составляющих, который позволил проектировать системы с несбалансированными нагрузками (в основном любая система, в которой по какой-либо причине невозможно сбалансировать нагрузки отдельных фаз, как правило, жилые). 

Большинство шаговых двигателей также можно рассматривать как двухфазные двигатели. 

Трёхфазное распределение, по сравнению с двухфазным распределением, требует меньшего количества проводов при одинаковом напряжении и той же передаваемой мощности. Для этого требуется всего три провода, что значительно снижает затраты на установку системы. 

В качестве источника двухфазного тока использовался специальный генератор, который имел два набора катушек, повёрнутых друг относительно друга на 90°. 

Обе системы, то есть двухфазные и трёхфазные, могут быть подключены напрямую, используя два трансформатора в так называемом соединении Скотта, решение дешевле и эффективнее, чем использование вращающихся преобразователей. 

В то время, когда был переход от двухфазной системы к трёхфазной, необходимо было решить, как равномерно распределить нагрузку двухфазных машин на трёхфазную систему, чтобы сбалансировать её, т.к. отдельные фазы нельзя регулировать отдельно. 

Кроме того, возможно преобразовывать электроэнергию не только из трёхфазной системы в двухфазную, но и наоборот, обеспечивая таким образом взаимосвязь между более крупными электрическими блоками и обмен энергией между ними. 

Предполагая, что напряжение на трех- и двухфазной стороне должно быть одинаковым, на одном из них формируется отвод точно посередине, катушка делится 50/50 и её концы подключаются к двум фазам, а другой имеет всего 86,6% намотки, соответственно там создаётся ответвление. 

Этот второй трансформатор подключается к центру первого, а ответвление подключается к оставшейся фазе. Тогда на вторичных обмотках получается ток, смещённый на 90° относительно друг друга. 

К сожалению, это соединение не способно сбалансировать несимметричную нагрузку отдельных фаз, дисбаланс двухфазной системы переносится на трёхфазную и, наоборот, в зависимости от того, какой источник подключён. 

В настоящее время система почти везде в мире заменена более современной трёхфазной системой, однако в некоторых частях Соединенных Штатов система все ещё используется, например, в Филадельфии и Южном Джерси. Причины, по которым эта система все ещё работает, являются историческими.