Зачем три фазы (линии) в электроприводе?

[Densin]

Преамбулу можно пропустить, брюзжание и рассуждения "вслух".
Не будем пока дотошно поднимать мифы и легенды 19-го века, зачем и откуда этот так называемый "общепринятый стандарт" появился. С большой степенью вероятности,  эту компоновку придумал "мрачный русский гений", Д. Добровольский.  Тесла предлагал двухфазную (мостовую) , Пи/2. Предполагаю, раз Тесла придумал концепт "вращающегося МП" для своих электродвигателей, то явно что то знал.  Промышленная оптимальная частота (в те времена обзывалась осцилляция, по памяти) по Тесла  предлагалась 60 гц. Из соображений пресловутого "резонанса Шумана". Ну, кто на самом деле исследования провел  - известно.  7.5 гц. на то время была (округленно), не суть. 7,5 х 8= 60.  Как версия, в Европе не захотели идти на поводу и платить за патенты. Да еще на "одном проводе" сэкономить, асинхронник  Д.Добровольского неплохо с этой сетью ведет, по трем проводам сразу три линии и прочие всем известные как бы плюшки.  Что известно точно, в начале 20-го века у нас в Владивостоке, в ГУМе (Кунст&Альберс)  продавалась бытовуха с страшными круглыми 4-х контактными  вилками - розетками. До сих пор такие есть.  "Сеть Доливо - Добровольского". Где то кусок каталога тех времен есть, скину при оказаии. Если интересно. Реальные шедевры, к слову.
Насчет экономии кабеля - даже и не знаю. От генератора на ТП подали. Трех стержневой трансформатор, 3 обмотки. В нашем варианте выход повышающий, на ВЛЭП. Приходит на ТП понижающую, выход на "последнюю милю", абонетскую. 3 х 380 , по схеме "звезда". То есть, уже 4. Дополнительный проводник (защитный, заземления) - уже 5. Без подробностей и терминов. В жилой многоквартирный дом заходит 3L (или фазы, как понятнее). L1; L2;L3 + N (нейтраль, средняя точка, "земля"). Ну а в идеале, отдельный защитный проводник заземления, PE. По кабелю как то экономии не наюлюдается. По конструктиву трансформаторов так же.
Двухфазная компоновка.  Тот же ротор синхронного генератора //он четный, к слову, по полюсам МП// , только статор из 2-х обмоток, через один полюс намотка. "Зубы" четные должны быть, понятно. Подаем в противофазе (как упрощенный вариант) на ОДНУ (Да, Карл, именно одну!) первичную обмотку одностержневого трансформатора ТП. Схема та же, только 2 провода. А с ТП "последней мили" тот же самый трюк, только уже  с двумя линиями. И средней точкой, та же нейтраль. Абоненты даже ничего не заметят, для однофазных потребителей фиолетово. Действующая амплитуда  220/50 гц. L1 (2)+N. А вот уже насчет ситуации "перекоса фаз" - это надо посмотреть. Балансировка потребителей "на два" гораздо проще, чем "на три". А процессы в "железе" (магнитопровде трансформатора ТП), как самая понятная, вроде графика петли гистерезиса, уже на порядок (как минимум) проще //Фактически, однофазный транс//. Насчет "бытовухи" вроде все понятно. Никакой разницы для конечного абонента. А вот насчет инфраструктуры - тут реальный зашквар. На кабеле уже экономия. А что насчет ВЛЭП? Два проводника (!!!), у которых наведенные электрические поля в противофазе! Зону отчуждения возле ВЛЭП все видели, надеюсь. - "Там птицы не поют, деревья не растут..." -  Открою маленький "секрет полишинеля". Или даже два (бонус). Потери при транспорте ЭЭ посредством ВЛЭП на частоте 50 hz превышают потери в аналогичной линии на 60 hz в среднем на 10%. Есть мнение американских коллег, что в зависимости от нагруженности, доходит до 15 -18%. Но там совсем другая цивилизация.  Оборудование, материалы, специализированный софт. И что греха таить, уровень образования. Пруфы запросто, но оно вам надо? Что бы рыдать в подушку?
//"Искусство схемотехники". Хорвовиц.Хилл. "Полупроводниковая схемотехника" Титце.Шенк. Мне на 25 лет подарили оба издания коллеги по лаборатории. 1987-й. "Я плакаль". В пустую потраченные годы на учебу, мир пришлось открывать заново// Ну а бонус - это "инсайд" аудитора еще как бы не 13 -14 -го года. Я проектировщиком ЭЭ иногда подрабатываю, разговорились с барышней по одному из стратегических объектов у нас, в Приморье. Насчет пресловутых потерь на транспортеЭЭ и все такое. Кольца "порвали", в итоге до 50% "в воздух" улетает. Пипец. Спасибо товарищу "Ржавому Толеку за наше счастливое детство". Потребитель еще ниже нагнется и оплатит.
В чем мораль? Основные потребители ЭЭ на нашем "комке грязи", с аборигенским самоназванием Земля, являются электродвигатели. Асинхронные, с короткозамкнутым ротором. По "заветам Добровольского". Справедливости ради, Сименса. Если кто не в курсе, в момент запуска АЭД под штатной нагрузкой переходной процесс возбуждения потребляет 6 - 8 кратно от номинального тока. именно поэтому пусковые шкафы АЭД уже выше 50 kW по стоимости равняются или уже превосходят сам электродвигатель.  - "Часы простые и хорошие! А батарейка к ним тяжелая.фиг унесешь!" (по анекдоту). Для сведения, 3/4 потребителей ЭЭ на всей нашей планетке как раз именно АЭД. Сей экскурс можно пропусить, стариковское брюзжание.

Постулат - трехфазная компоновка для электроустановки "электровоза" отдает мозахизмом и некрофилией. Именно так. Если от "промышленного стандарта" деваться некуда, то кто мешает на своей "электричке" сделать любую платыорму электроснабжения? И какой кретин придумал весь этот бред и вынос мосКа "привить" на автономные системы? Реально, кроме "теории заговора" и прочей тупой конспиралогии, ничего логичного не выстраивается. Пипл на этом ресурсе вполне грамотный, даже проблески основ ТОЭ можно отыскать. Типа cosФ и термина "скольжение". Оптимальный  - 90 градусов (П\4) и все такое. Тупой вопрос - где в трехфазной компоновке (по векторным диаграммам, как вариант) 120 градусов "пересекается" с 90? Математически конечно наблюдается корреляция, согласен. А пробовали эти квадранты один на другой наложить, чисто графически? Окружность, деленная три и она же, но на четыре? А потом проекцию сделать на действующие токи и напряжения? Что то подсказывает - ни хрена и не разу. Задача такая не стояла! Согласен. Сложные вещи криво - косо понимаются, а простые принимаются как данное. Самый первый аргумент, который привели "продвинутые электромехи", это запуск АЭД в нужную сторону! Их в общем то "обе две", по часовой и против. С однофазными АЭД этой проблемы нет, а вот в данном случае есть, да? Самодельный контроллер на базе простого Arduino 328 (8 bit ШИМ) запросто решает эту проблему. Да и получить 4 фазы с сдвигом П/4 крайне просто. Стартовать в "нужную сторону", а потом играться можно как угодно. Или на двух фазах дальше кататься (а другую ветку на рекуперацию подключить), или одно из двух. Простор для фантазии и схемотехнических "извращений". Фактически, два незавсимых канала управления. А если еще реализовать связку "мотор - генератор", так вообще супер.
Надеюсь, помните базовые постулаты ТОЭ (что на самом деле электричество и магнетизм, до сих пор еще неизвестно, к слову)? Самоиндукция (обратка) с токовым вывбросом  - 180 градусов. А "провалы" в скольжении и завал коэф -та мощности (cosФ 90 градусов), вещественный аргумент в виде абсолютной реактивной нагрузке (КПД снижается до очень малой величины) ЧЕМУ опять же кратный? Таки нашим опять же Pi/4. Для этого и влепили  sensor Holl, что бы под контроль (типа, так считается) пороцесс взять. Тем не менее , привоЭДС никто не отменял (эффект Ленца). Как его обозвали в 19-м веке, "реакция якря". Собственно, на нем и основан концепт "обращаемой электрической машины". Упрощено - в любом ЭД живет "паразитный генератор". Вырабатывающий ЭДС ВСТРЕЧНО току возбуждения (питанию). И наоборот, соответсвенно. По ЭГ почему то более наглядно. Механическое сопротивление вращению входного вала ротора в зависимости от электрической нагрузки. Чем выше потребляемый ток нагрузки  - тем труднее провернуть. Всем известный на практике эффект. Ну а КАКИЕ из этого выводы сделаны? Даже не смешно, право.
По моим исследованиям, противоЭДС промышленного ЭД ПТ (крыльчатки отопителя какого то ГАЗ) составляет 10.5 V. То есть, по факту, этот мотор работает на 3.5 V. Ибо бортовая сеть автомобиля при запущенном ДВС и исправном генераторе считается нормой в 14 V. Простая вводная для задачки ТОЭ для ПТУ 80-го.  - "На сколько возрастет мощность на выходном валу ЭД ПТ при снижении противоЭДС в 2 раза? На мотор работает на целых 7 вольт (из 14 доступных). Ток можно считать для этого условия бесконечно большим (неограниченным). Заявленная мощность этого ЭД 120 W. Практически эта цель достигнута, если что.
//У некоторых "умников" (именно так, в кавычках) возникнет вполне резонный вопрос. Насчечет КПД и пр. Ха -ха! Для начала покажите свою медальку НП лауреата по номинации "Истинная природа электричества и магнетизма", а потом будем в полемику вступать. К ней "по умолчанию" будет прилагаться  ростовой памятник даже не из золота, а платины. Возможно, даже  на коне. Из золота. Некому Грамму (плотнику - дровосеку, которому по легенде приписывают изобретение прототипа синхронного ЭГ с самовозбуждением ВСЕХ подобного типа ЭГ на планете, в том числе и тот, что в вашем автомобиле) в Бельгии воздвигли в бронзе. Намек понятен, так думаю. И это произошло в период отмены крепостного права в Российской Империи// Теперь осознаете всю глубину наших глубин? Вот и я про то. 

Надоело столько букофф долбить, сдулся. Будем считать, что информацию к размышлению сумел обозначить. дальше по настроению.
P\S Схемки не вышло опубликовать Внешние ссылки запрещено ??? Свои собственные, в САПР нарисованные?

[yurgen]

По количеству буков , тянет на научный доклад  на конференции альтернативной физики.
Но в таком случае не хватает  краткого резюме , а главное выводов.
Стоит ли все это читать ,  вникать ?

[Влад4242]

Можно было бы и типа, попроще,  замутить двухпроводную связь между поставщиком и потребителем. Но "неглупые" ребята просчитали возможности и той и других схем и приняли  трехфазный вариант с точки зрения и баблосиков и экономии и эффективности.  Так что всё норм. А вы думали, что ЭТ развивается из высших, благородных побуждений? Нет, всё приземлено донельзя.

[Pau62]

//У некоторых "умников" (именно так, в кавычках) возникнет вполне резонный вопрос. Насчечет КПД и пр. Ха -ха! Для начала покажите свою медальку НП лауреата по номинации "Истинная природа электричества и магнетизма", а потом будем в полемику вступать. К ней "по умолчанию" будет прилагаться  ростовой памятник даже не из золота, а платины. Возможно, даже  на коне. Из золота.

Автор фотку своей медали и памятника покажет, или на слово поверим?

[sdenis2017]

автор в принципе прав
хотя я осцилограф к контролёру не подключал - может келлик и выдаёт одновременно три фазы?
как на меня если три фазы выдаёт - то две тогда отстой

[_claw]

все просто как в синхрофразотроне! 3 провода можно дороже продать, чем 2

[Pau62]

Автор фотку своей медали и памятника покажет, или на слово поверим?

Какие-нибудь действующие модели двухфазные есть для показа? Они круче 3-х фазных?
Добавлено 11 Апр 2021 в 16:55
О, блин, а ветку то какую автор выбрал - "Отцы - основатели". 
Ну здравствуй, папа.

[i]

Оптимальный  - 90 градусов (П\4) и все такое.

Я, конечно могу ошибаться, но мне помнится что:
Окружность 2П или 360^о.
Пол-окружности П или 180^о.
Четверть окружности П/2 или 90^о.

Подаем в противофазе (как упрощенный вариант) на ОДНУ (Да, Карл, именно одну!) первичную обмотку одностержневого трансформатора ТП.

Не бывает одно-стержневых трансформаторов, магнитопровод должен быть замкнут. Но обмотки можно намотать и на один из двух стержней.
Подать на одну обмотку две фазы, да еще и в противофазе - круто. Рекомендую попробовать на досуге.

Схема та же, только 2 провода.

Для передачи двух фаз требуется по два провода на каждую фазу. А за одно и по однофазному трансу каждой.


Вывод: ТС или тролль, или ни хрена не знает или писал с большого бодуна. 
Тему во флудилку.

[Pau62]

ТС или тролль, или ни хрена не знает или писал с большого бодуна

Или все сразу вместе.
Но на медаль и статую хотелось бы взглянуть.

[Blik86]

С однофазными АЭД этой проблемы нет, а вот в данном случае есть, да?

Для пуска в нужную сторону в конструкцию однофазных электродвигателей вводят короткозамкнутые витки, хитрую форму магнитопровода или еще какую бодягу - в ущерб массогабаритам и КПД. И не несмотря на все жертвы они так и не  получают достаточного крутящего момента  для уверенного старта под нагрузкой и пригодны только для вентиляторов и тому подобного.

Для начала покажите свою медальку НП лауреата по номинации "Истинная природа электричества и магнетизма", а потом будем в полемику вступать.

Теперь осознаете всю глубину наших глубин?

Если вы уже закончили 11 класс, то осознание перспектив нашей науки с приложением "глубины ваших глубин" вгоняет в ужас.

[TRO]

Типа cosФ и термина "скольжение". Оптимальный  - 90 градусов (П\4) и все такое.

Про оптимальность ... не то и не к тому за уши притянуто.
_________________ По сути
90 градусов это 4 фазы (4 провода на мотор, мотать можно всего двумя обмотками).  Для двигателя в принципе не хуже 3 фазной системы.

180 это 2 фазы (с учетом земли одна фаза, обмотка двигателя тоже одна, проблема с направлением вращения). Для двигателя полное плавное вращающееся поле не получить. По сути это то что заходит к нам однофазно в квартиру.

Моторы видел 1, 2, 3, 4, 5, 6 фаз, точно знаю бывают и больше (на форуме видел 7 фазник).
Яркие предствавители 4фаз (90 градусов) это популярные шаговики (те что с ротором на ПМ электрически по поведению те же BLDC)....  Однако есть фирменные шаговики с ПМ на 3 фазы. А шаговики чисто с железным ротором (аналоги SRM, которые четырехфазные униполярники) имеют честные 4 фазы, и объединяться в 2 обмотки уже не могут, так как сигналы уже не синусные и инверсно  нессиметричные. У меня есть еще подобный честный шестифазный шаговик (SRM). Есть у меня еще моторколесо 5 фазное....
В общем, в мире моторов с контроллерами, трехфазка не догма, все варианты широко представлены.
____________
3 фазных провода самое простое что можно придумать для доставки электричества для получения двигателями полного плавного вращающегося поля (синусоидального).

Теоретически, можно конечно взять два провода с фазами отстоящими на 90 градусов с общим третьим проводом.... Но в этой схеме есть проблемное место, то что общий провод (нейтраль), будет несимметрично нагружен, и по мере удаления будет падать не только напряжение, но и увеличиваться межфазный угол (>90), что нехорошо, а то и недопустимо.  К тому же по этой нейтрали будет течь ток бОльший чем по отдельныо взятой фазе, а значит эта "нейтраль" должна будет (в оличии от трехфазки) иметь сечение бОльше чем фазные, примерно как раз как совокупно нейтраль и фаза трехфазки... Короче, профита нет

[AlexS4]

Потери при транспорте ЭЭ посредством ВЛЭП на частоте 50 hz превышают потери в аналогичной линии на 60 hz в среднем на 10%

судя по количеству постов ТС мы врядли узнаем почему, я когда учил ЭТ думал что какраз наоборот...

с другой стороны если выкинуть 1 провод влэп то напряжение надо будет поднять всего в какихто 1.7 раз )) подумаешь  750kV  превратятся  в 1.3MV   ну и проводочков  докинуть для уменьшения индуктивности и изоляторов побольше, и опоры повыше потолще под все это  и на корону раз в 5 потери,   на благое то дело нежалко, целый полюс сэкономить!))
ну и с трансформаторами на подстанциях примерно такая же фигня покругу.    ну а на современной элементной базе запустить моторчик то да, безпроблем наверное по сравнению с вышеперечисленным )).