Διφασικό σύστημα εναλλασσόμενου ρεύματος
Το διφασικό σύστημα ήταν ο πρόδρομος του σημερινού τριφασικού συστήματος. Οι φάσεις του μετατοπίστηκαν κατά 90 ° μεταξύ τους, έτσι ώστε η πρώτη να είχε μια ημιτονοειδή καμπύλη τάσης, η δεύτερη - συνημίτονο.
Τις περισσότερες φορές, το ρεύμα κατανεμήθηκε σε τέσσερα καλώδια, λιγότερο συχνά σε τρία, και ένα από αυτά είχε μεγαλύτερη διάμετρο (έπρεπε να υπολογιστεί για το 141% του ρεύματος σε ξεχωριστές φάσεις).
Η πρώτη από αυτές τις γεννήτριες είχε δύο ρότορες που περιστρέφονταν κατά 90° μεταξύ τους, έτσι έμοιαζαν περισσότερο με δύο συνδεδεμένες μονοφασικές γεννήτριες που είχαν ρυθμιστεί να παράγουν διφασική εναλλασσόμενη τάση. Οι γεννήτριες που εγκαταστάθηκαν στους καταρράκτες του Νιαγάρα το 1895 ήταν διφασικές και ήταν οι μεγαλύτερες εκείνη την εποχή.
Ένα απλοποιημένο διάγραμμα μιας γεννήτριας δύο φάσεων
Το διφασικό σύστημα είχε το πλεονέκτημα ότι επέτρεπε ασύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες.
Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο δημιουργεί ένα διφασικό ρεύμα, παρέχει στον ρότορα μια ροπή που μπορεί να τον αποτρέψει από την ηρεμία. Ένα μονοφασικό σύστημα δεν μπορεί να το κάνει αυτό χωρίς τη χρήση πυκνωτών εκκίνησης. Η διαμόρφωση περιέλιξης ενός διφασικού κινητήρα είναι η ίδια με αυτή για έναν μονοφασικό κινητήρα εκκίνησης με πυκνωτή.
Ήταν επίσης πιο εύκολο να αναλυθεί η συμπεριφορά ενός συστήματος με δύο εντελώς ξεχωριστές φάσεις. Μάλιστα, μέχρι το 1918 εφευρέθηκε η μέθοδος των συμμετρικών εξαρτημάτων, η οποία επέτρεψε τον σχεδιασμό συστημάτων με μη ισορροπημένα φορτία (βασικά κάθε σύστημα όπου για κάποιο λόγο είναι αδύνατο να εξισορροπηθούν τα φορτία των επιμέρους φάσεων, συνήθως οικιστικών).
Περιέλιξη κινητήρα δύο φάσεων γύρω στο 1893.
Η πλειοψηφία βηματικούς κινητήρες μπορούν επίσης να θεωρηθούν ως διφασικοί κινητήρες.
Τριφασική κατανομή, σε σύγκριση με τη διφασική διανομή, απαιτεί λιγότερα καλώδια για την ίδια τάση και την ίδια μεταδιδόμενη ισχύ. Αυτό απαιτεί μόνο τρία καλώδια, γεγονός που μειώνει σημαντικά το κόστος εγκατάστασης του συστήματος.
Ως πηγή ρεύματος δύο φάσεων, χρησιμοποιήθηκε μια ειδική γεννήτρια, η οποία είχε δύο σετ πηνίων που περιστρέφονταν μεταξύ τους κατά 90 °.
Τα διφασικά και τριφασικά συστήματα μπορούν να συνδεθούν απευθείας χρησιμοποιώντας δύο μετασχηματιστές σε μια λεγόμενη σύνδεση Scott, μια λύση που είναι φθηνότερη και πιο αποτελεσματική από τη χρήση περιστροφικών μετατροπέων.
Κύκλωμα Scott: φάσεις Y1, Y2, Y3 ενός τριφασικού συστήματος. R1, R2 — μία φάση ενός διφασικού συστήματος, R3, R4 — η δεύτερη φάση ενός διφασικού συστήματος
Την εποχή που άλλαζα από ένα διφασικό σύστημα σε ένα τριφασικό, ήταν απαραίτητο να αποφασίσω πώς θα κατανεμηθεί ομοιόμορφα το φορτίο των διφασικών μηχανών σε ένα τριφασικό σύστημα προκειμένου να εξισορροπηθεί, επειδή οι μεμονωμένες φάσεις δεν μπορούν να ρυθμιστούν ξεχωριστά.
Επιπλέον, μπορεί να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια όχι μόνο από ένα τριφασικό σύστημα σε ένα διφασικό, αλλά και αντίστροφα, διασφαλίζοντας έτσι τη διασύνδεση μεταξύ μεγαλύτερων ηλεκτρικών μονάδων και την ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ τους.
Υποθέτοντας ότι η τάση στις τριφασικές και διφασικές πλευρές πρέπει να είναι ίδια, η μία από αυτές ακούγεται ακριβώς στη μέση, η περιέλιξη χωρίζει 50:50 και τα άκρα της συνδέονται σε δύο φάσεις και η άλλη έχει μόνο 86,6 % της περιέλιξης, αντίστοιχα, δημιουργείται ένας κλάδος εκεί...
Αυτός ο δεύτερος μετασχηματιστής συνδέεται στο κέντρο του πρώτου και η βρύση συνδέεται με την υπόλοιπη φάση.Έπειτα παράγεται ρεύμα στις δευτερεύουσες περιελίξεις, οι οποίες μετατοπίζονται κατά 90° μεταξύ τους.
Δυστυχώς, αυτή η σύνδεση δεν μπορεί να εξισορροπήσει το μη ισορροπημένο φορτίο των επιμέρους φάσεων, η ανισορροπία ενός διφασικού συστήματος μεταφέρεται σε ένα τριφασικό σύστημα και αντίστροφα, ανάλογα με το ποια πηγή είναι συνδεδεμένη.
Το σύστημα έχει πλέον αντικατασταθεί από το πιο σύγχρονο τριφασικό σύστημα σχεδόν παντού στον κόσμο, αλλά το σύστημα εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε μέρη των ΗΠΑ, όπως η Φιλαδέλφεια και το South Jersey στις ΗΠΑ (όπου βρίσκεται σε παρακμή). Οι λόγοι για τους οποίους αυτό το σύστημα εξακολουθεί να λειτουργεί είναι ιστορικοί.
Το μονοφασικό δίκτυο τριών καλωδίων που είναι ιδιαίτερα διαδεδομένο στη Βόρεια Αμερική ονομάζεται μερικές φορές λανθασμένα σύστημα δύο φάσεων, παρόλο που είναι μονοφασικό σύστημα στην κύρια εγκατάσταση.