Energía eléctrica bifásica
La energía eléctrica bifásica era un sistema de distribución de energía eléctrica polifásico de corriente alterna de principios del siglo XX. Se utilizaron dos circuitos, con fases de voltaje que difieren en un cuarto de ciclo, 90°. Normalmente los circuitos utilizaban cuatro cables, dos para cada fase. Con menos frecuencia se utilizaron tres cables, siendo un cable común con un conductor de mayor diámetro. Algunos de los primeros generadores bifásicos tenían dos conjuntos completos de rotor y campo, con devanados físicamente desplazados para proporcionar energía bifásica. Los generadores de las Cataratas del Niágara instalados en 1895 eran los generadores más grandes del mundo en ese momento y eran máquinas de dos fases. Los sistemas trifásicos eventualmente reemplazaron a los sistemas de energía bifásicos originales para la transmisión y utilización de energía. Los sistemas de distribución bifásicos activos permanecen en el centro de Filadelfia, donde muchos edificios comerciales están conectados permanentemente para sistemas bifásicos, y en Hartford, Connecticut.
Comparación con potencia monofásica
La ventaja de la energía eléctrica bifásica sobre la monofásica era que permitía motores eléctricos simples y de arranque automático. En los primeros días de la ingeniería eléctrica, era más fácil analizar y diseñar sistemas bifásicos donde las fases estaban completamente separadas. No fue hasta la invención del método de componentes simétricos en 1918 que los sistemas de energía polifásicos tuvieron una herramienta matemática conveniente para describir casos de carga desequilibrada. El campo magnético giratorio producido con un sistema bifásico permitió a los motores eléctricos proporcionar par desde la velocidad cero del motor, lo que no era posible con un motor de inducción monofásico (sin un medio de arranque adicional). Los motores de inducción diseñados para funcionamiento bifásico utilizan una configuración de devanado similar a la de los motores monofásicos con arranque por condensador. Sin embargo, en un motor de inducción bifásico, las impedancias de los dos devanados son idénticas.
Los circuitos bifásicos también tienen la ventaja de una potencia combinada constante en una carga ideal, mientras que la potencia en un circuito monofásico pulsa al doble de la frecuencia de la línea debido a los cruces por cero de voltaje y corriente.
Comparación con potencia trifásica
La energía eléctrica trifásica requiere menos masa de conductor para el mismo voltaje y potencia general, en comparación con un circuito bifásico de cuatro hilos con la misma capacidad de carga. Ha reemplazado la energía bifásica para la distribución comercial de energía eléctrica, pero todavía se encuentran circuitos bifásicos en ciertos sistemas de control.
Los circuitos bifásicos normalmente utilizan dos pares separados de conductores portadores de corriente. Alternativamente, se pueden usar tres cables, pero el conductor común transporta la suma vectorial de las corrientes de fase, lo que requiere un conductor más grande. Sin embargo, la suma vectorial de las corrientes trifásicas equilibradas es cero, lo que permite eliminar los cables neutros. En la distribución de energía eléctrica, el requisito de sólo tres conductores, en lugar de cuatro, representaba un ahorro considerable en el costo de los cables de distribución debido al gasto en conductores e instalación.
Si bien los circuitos bifásicos y trifásicos tienen una potencia combinada constante para una carga ideal, los dispositivos prácticos como los motores pueden sufrir pulsaciones de potencia en los sistemas bifásicos. Estas pulsaciones de potencia tienden a causar un aumento del ruido mecánico en las laminaciones del transformador y del motor debido a la magnetoestricción y la vibración torsional en los ejes de transmisión del generador y del motor.
La energía bifásica se puede derivar de una fuente trifásica usando dos transformadores en una conexión Scott: un transformador primario está conectado a través de dos fases del suministro. El segundo transformador está conectado a una derivación central del primer transformador y está bobinado para el 86,6% de la tensión entre fases del sistema trifásico. Los secundarios de los transformadores tendrán dos fases separadas 90 grados en el tiempo, y una carga bifásica equilibrada estará equilibrada uniformemente en las tres fases de suministro.