في ثمانينيات القرن التاسع عشر ، طور نيكولا تيسلا سلسلة من المحركات الكهربائية التي تعمل بالتيار المتناوب (AC). لقد اعتمدوا على الطاقة متعددة الأطوار - أي اثنين أو ثلاثة من التغذية الكهربائية المتناوبة متزامنة مع بعضها البعض ، مع تغذية واحدة مصممة للوصول إلى الحد الأقصى قبل الآخرين. تنتج الطاقة متعددة الأطوار مجالًا مغناطيسيًا دوارًا يقود المحرك. اليوم ، منازلنا لديها طاقة التيار المتردد أحادية الطور. لجعل محركات التيار المتردد في أجهزتك تعمل ، أضاف المهندسون المكثفات لإنشاء مرحلة إضافية.
متعدد الأطوار AC
تنتج المولدات في محطات توليد الكهرباء التابعة لمرفق الكهرباء الكهرباء في ثلاث مراحل متميزة. لكل منها تيار متناوب من 60 دورة ، لكن دورات كل مرحلة تبدأ وتنتهي بنمط متداخل. تتطلب متطلبات الطاقة الأكبر للمعدات التجارية والصناعية استخدام الأسلاك الكهربائية مع جميع المراحل الثلاث.
مكيفات منزلية
تمتلك معظم المنازل طاقة كهربائية أحادية أو مرحلتين ، لأنها أقل تكلفة من الأسلاك ثلاثية الطور. يمكنك القيام بمعظم الأشياء العادية باستخدام أي من المراحل الثلاث الأصلية ، مثل تشغيل مكنسة كهربائية أو محمصة خبز أو جهاز كمبيوتر. معظم المنافذ في منزلك لها مرحلة واحدة فقط ، بقياس 110 فولت. سيكون لمخرج 220 فولت مرحلتان.
محرك AC
يحتوي المحرك الكهربائي المتناوب على دوار داخلي محاط بمجموعة من الملفات. يعمل محرك التيار المتردد ثلاثي الأطوار على تشغيل مجموعات مختلفة من الملفات. قد تقترب إحدى المراحل من الحد الأقصى في دورتها ، والمرحلة التالية عند الحد الأقصى ، والمرحلة التالية تتناقص من الحد الأقصى. فقط مجموعة واحدة من الملفات في كل مرة تصنع مجالًا مغناطيسيًا ذا قوة قصوى. مع مرور كل مرحلة خلال دوراتها ، تدور أقصى نقطة مغناطيسية حول محيط المحرك ، تقود الدوار.
كاتب مكثف
مع طاقة أحادية الطور ، تبدأ جميع ملفات المحرك دورتها في نفس الوقت. لا يدور المجال المغناطيسي ، لذلك لا يمكن للدوار التحرك. عمل المهندسون على حل هذه المشكلة باستخدام ملف بداية منفصل في سلسلة مع مكثف. المكثف عبارة عن جهاز إلكتروني صغير على شكل أسطوانة يخزن ويطلق الشحنة الكهربائية. تقاس سعتها بوحدات تسمى farads ، حيث تحتوي المكثفات البادئة عادةً على حوالي 10 ميكروفاراد (جزء من المليون من الفاراد). بالاقتران مع الملف ، يقوم المكثف بإنشاء مرحلة ثانية تقود الأولى بمقدار 90 درجة. هذا يكفي لإنشاء مجال مغناطيسي دوار وبدء تشغيل المحرك. بمجرد أن يصل المحرك إلى السرعة ، يقوم مفتاح الطرد المركزي بفصل الملف المبدئي والمكثف ، وإلا فإنهما سيتداخلان مع كفاءة المحرك.
بدء تشغيل المكثفات
يستخدم التباين في مخطط مكثف البادئ مكثفين: واحد كبير لبدء تشغيل المحرك ، ومكثف أصغر لإبقائه قيد التشغيل. هذا يحسن أداء المحركات الكهربائية الأكبر.