Was ist ein AC-Motorkondensator?

In den 1880er Jahren entwickelte Nikola Tesla eine Reihe von Wechselstrom-(AC)-Elektromotoren. Sie verließen sich auf mehrphasige Energie – das heißt, zwei oder drei synchrone Wechselstrom-Einspeisungen, wobei eine Einspeisung so ausgelegt war, dass sie ihr Maximum vor den anderen erreichte. Mehrphasenstrom erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, das den Motor antreibt. Heute verfügen unsere Häuser über einphasigen Wechselstrom. Damit die Wechselstrommotoren in Ihren Geräten funktionieren, haben Ingenieure Kondensatoren hinzugefügt, um eine zusätzliche Phase zu schaffen.

Die Generatoren in den Kraftwerken des Energieversorgers erzeugen Strom in drei verschiedenen Phasen. Jeder hat einen Wechselstrom von 60 Zyklen, aber die Zyklen jeder Phase beginnen und enden in einem überlappenden Muster. Der höhere Strombedarf gewerblicher und industrieller Geräte erfordert die Verwendung von elektrischen Leitungen mit allen drei Phasen.

Die meisten Haushalte verfügen über ein- oder zweiphasige Stromversorgung, da diese kostengünstiger ist als eine dreiphasige Verkabelung. Sie können die meisten normalen Dinge mit jeder der drei ursprünglichen Phasen tun, z. B. einen Staubsauger, einen Toaster oder einen Computer betreiben. Die meisten Steckdosen in Ihrem Haus haben nur eine Phase und messen 110 Volt. Eine 220-Volt-Steckdose hat zwei Phasen.

Ein Wechselstrom-Elektromotor hat einen Innenrotor, der von einem Satz Spulen umgeben ist. Ein Drehstrommotor treibt verschiedene Spulensätze an. Eine Phase kann sich in ihrem Zyklus einem Maximum nähern, die nächste erreicht das Maximum, die nächste nimmt vom Maximum ab. Nur jeweils ein Spulensatz erzeugt ein Magnetfeld mit maximaler Stärke. Während jede Phase ihre Zyklen durchläuft, dreht sich der maximale magnetische Punkt um den Umfang des Motors und treibt den Rotor an.

Bei einphasiger Stromversorgung beginnen alle Spulen eines Motors gleichzeitig ihren Zyklus. Das Magnetfeld dreht sich nicht, der Rotor kann sich also nicht bewegen. Die Ingenieure haben dies umgangen, indem sie eine separate Starterspule in Reihe mit einem Kondensator verwendeten. Ein Kondensator ist ein kleines zylinderförmiges elektronisches Gerät, das elektrische Ladung speichert und abgibt. Seine Kapazität wird in Farad-Einheiten gemessen, wobei Starterkondensatoren typischerweise etwa 10 Mikrofarad (Millionstel Farad) haben. In Kombination mit der Spule erzeugt der Kondensator eine zweite Phase, die der ersten um 90 Grad voreilt. Dies reicht aus, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen und den Motor zu starten. Sobald der Motor auf Drehzahl kommt, trennt ein Fliehkraftschalter die Starterspule und den Kondensator, da sie sonst den Wirkungsgrad des Motors beeinträchtigen würden.

Eine Variation des Starterkondensator-Schemas verwendet zwei Kondensatoren: einen großen zum Starten des Motors und einen kleineren, um ihn am Laufen zu halten. Dies verbessert die Leistung größerer Elektromotoren.