Zweiphasen-Wechselstromsystem

Das Zweiphasensystem war der Vorläufer des heutigen Dreiphasensystems. Seine Phasen waren um 90° gegeneinander verschoben, so dass die erste einen sinusförmigen Spannungsverlauf hatte, die zweite einen Kosinus.

Am häufigsten wurde der Strom auf vier Drähte verteilt, seltener auf drei, und einer von ihnen hatte einen größeren Durchmesser (er musste für 141 % des Stroms in getrennten Phasen berechnet werden).

Der erste dieser Generatoren hatte zwei um 90° zueinander gedrehte Rotoren, sodass sie eher wie zwei miteinander verbundene einphasige Generatoren aussahen, die eine zweiphasige Wechselspannung erzeugen sollten. Die 1895 an den Niagarafällen installierten Generatoren waren zweiphasig und damals die größten.

Ein vereinfachtes Diagramm eines Zweiphasengenerators

Das Zweiphasensystem hatte den Vorteil, dass es dies zuließ asynchrone Elektromotoren.

Das rotierende Magnetfeld, das einen Zweiphasenstrom erzeugt, verleiht dem Rotor ein Drehmoment, das ihn aus dem Ruhezustand drehen kann. Ein Einphasensystem kann dies ohne den Einsatz von Anlaufkondensatoren nicht leisten. Die Wicklungskonfiguration eines Zweiphasenmotors ist die gleiche wie für einen einphasigen Kondensatorstartmotor.

Es war auch einfacher, das Verhalten eines Systems mit zwei völlig getrennten Phasen zu analysieren. Tatsächlich dauerte es bis 1918, als die Methode der symmetrischen Komponenten erfunden wurde, die es ermöglichte, Systeme mit unausgeglichenen Lasten zu entwerfen (im Grunde jedes System, bei dem es aus irgendeinem Grund unmöglich ist, die Lasten der einzelnen Phasen auszugleichen, normalerweise Wohngebäude).

Zweiphasen-Motorwicklung um 1893.

Mehrheitlich Schrittmotoren können auch als Zweiphasenmotoren betrachtet werden.

Dreiphasige VerteilungIm Vergleich zur Zweiphasenverteilung sind bei gleicher Spannung und gleicher übertragener Leistung weniger Leitungen erforderlich. Dafür sind nur drei Leitungen erforderlich, was den Installationsaufwand des Systems deutlich reduziert.

Als zweiphasige Stromquelle wurde ein spezieller Generator verwendet, der zwei um 90° gegeneinander gedrehte Spulensätze aufwies.

Die zwei- und dreiphasigen Systeme können direkt über zwei Transformatoren in einer sogenannten Scott-Verbindung verbunden werden, eine Lösung, die kostengünstiger und effizienter ist als der Einsatz von Drehwandlern.

Scott-Schaltung: Phasen Y1, Y2, Y3 eines Drehstromsystems; R1, R2 – eine Phase eines Zweiphasensystems, R3, R4 – die zweite Phase eines Zweiphasensystems

Zu der Zeit, als ich von einem Zweiphasensystem auf ein Dreiphasensystem umstieg, musste entschieden werden, wie man die Last von Zweiphasenmaschinen gleichmäßig auf ein Dreiphasensystem verteilt, um es auszugleichen, weil die einzelne Phasen können nicht separat geregelt werden.

Darüber hinaus kann es Strom nicht nur von einem Dreiphasensystem in ein Zweiphasensystem umwandeln, sondern auch umgekehrt und so die Verbindung zwischen größeren elektrischen Einheiten und den Energieaustausch zwischen ihnen sicherstellen.

Unter der Annahme, dass die Spannung auf der dreiphasigen und zweiphasigen Seite gleich sein sollte, ist eine davon genau in der Mitte zu hören, die Wicklung teilt sich 50:50 und ihre Enden sind mit zwei Phasen verbunden, und die andere hat nur 86,6 % der Wicklung, dementsprechend entsteht dort ein Zweig...

Dieser zweite Transformator wird mit der Mitte des ersten verbunden, und die Anzapfung wird mit der restlichen Phase verbunden. Dann entsteht ein Strom auf den um 90° gegeneinander versetzten Sekundärwicklungen.

Leider ist dieser Anschluss nicht in der Lage, die Schieflast der einzelnen Phasen auszugleichen, die Unsymmetrie eines Zweiphasensystems überträgt sich auf ein Dreiphasensystem und umgekehrt, je nachdem welche Quelle angeschlossen ist.

Mittlerweile wurde das System fast überall auf der Welt durch das modernere Dreiphasensystem ersetzt, aber in Teilen der USA wird das System immer noch verwendet, beispielsweise in Philadelphia und South Jersey in den USA (wo es im Niedergang begriffen ist). Die Gründe, warum dieses System immer noch funktioniert, sind historischer Natur.

Das besonders in Nordamerika verbreitete einphasige, dreiadrige Versorgungsnetz wird manchmal fälschlicherweise als Zweiphasensystem bezeichnet, obwohl es sich in der Hauptinstallation um ein Einphasensystem handelt.