Στη δεκαετία του 1880, η Nikola Tesla ανέπτυξε μια σειρά ηλεκτρικών κινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος (AC). Στηρίχθηκαν στην πολυφασική ισχύ - δηλαδή, δύο ή τρεις ηλεκτρικές τροφοδοσίες εναλλασσόμενου ρεύματος σε συγχρονισμό μεταξύ τους, με μία τροφοδοσία σχεδιασμένη να φτάνει στο μέγιστο πριν από τις άλλες. Η ισχύς πολυφασικής παράγει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο που οδηγεί τον κινητήρα. Σήμερα, τα σπίτια μας έχουν μονοφασικό ρεύμα. Για να λειτουργήσουν οι κινητήρες AC στις συσκευές σας, οι μηχανικοί πρόσθεσαν πυκνωτές για να δημιουργήσουν μια επιπλέον φάση.
Πολυφασική AC
Οι γεννήτριες στα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας παράγουν ηλεκτρισμό σε τρεις διαφορετικές φάσεις. Κάθε ένα έχει εναλλασσόμενο ρεύμα 60 κύκλων, αλλά οι κύκλοι κάθε φάσης ξεκινούν και τελειώνουν με αλληλεπικαλυπτόμενο μοτίβο. Οι μεγαλύτερες απαιτήσεις ισχύος του εμπορικού και βιομηχανικού εξοπλισμού απαιτούν τη χρήση ηλεκτρικών καλωδίων και με τις τρεις φάσεις.
Οικιακό AC
Τα περισσότερα σπίτια διαθέτουν μονοφασική ή διφασική ηλεκτρική ενέργεια, καθώς είναι λιγότερο ακριβή από την τριφασική καλωδίωση. Μπορείτε να κάνετε τα πιο συνηθισμένα πράγματα με οποιαδήποτε από τις τρεις αρχικές φάσεις, όπως λειτουργία ηλεκτρικής σκούπας, φρυγανιέρα ή υπολογιστή. Τα περισσότερα καταστήματα στο σπίτι σας έχουν μόνο μία φάση, με μέτρηση 110 βολτ. Η πρίζα 220 volt θα έχει δύο φάσεις.
Κινητήρας AC
Ένας ηλεκτρικός κινητήρας AC έχει έναν εσωτερικό ρότορα που περιβάλλεται από ένα σύνολο πηνίων. Ένας τριφασικός κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος τρέχει διαφορετικά σετ πηνίων. Μια φάση μπορεί να πλησιάζει το μέγιστο στον κύκλο της, η επόμενη είναι στο μέγιστο, η επόμενη μειώνεται από το μέγιστο. Μόνο ένα σετ πηνίων δημιουργεί μαγνητικό πεδίο μέγιστης ισχύος. Καθώς κάθε φάση περνά τους κύκλους της, το μέγιστο μαγνητικό σημείο περιστρέφεται γύρω από την περιφέρεια του κινητήρα, οδηγώντας τον ρότορα.
Πυκνωτής εκκίνησης
Με μονοφασική ισχύ, όλα τα πηνία ενός κινητήρα ξεκινούν τον κύκλο τους ταυτόχρονα. Το μαγνητικό πεδίο δεν περιστρέφεται, οπότε ο ρότορας δεν μπορεί να κινηθεί. Οι μηχανικοί δούλεψαν αυτό χρησιμοποιώντας ένα ξεχωριστό πηνίο εκκίνησης σε σειρά με έναν πυκνωτή. Ένας πυκνωτής είναι μια μικρή ηλεκτρονική συσκευή σε σχήμα κυλίνδρου που αποθηκεύει και απελευθερώνει ηλεκτρικό φορτίο. Η χωρητικότητά του μετράται σε μονάδες που ονομάζονται farads, με πυκνωτές εκκίνησης που έχουν συνήθως περίπου 10 microfarads (εκατομμυριοστά του farad). Σε συνδυασμό με το πηνίο, ο πυκνωτής δημιουργεί μια δεύτερη φάση που οδηγεί την πρώτη κατά 90 μοίρες. Αυτό αρκεί για τη δημιουργία περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου και την εκκίνηση του κινητήρα. Μόλις ο κινητήρας φτάσει στην ταχύτητα, ένας φυγοκεντρικός διακόπτης αποσυνδέει το πηνίο εκκίνησης και τον πυκνωτή, διαφορετικά, θα επηρεάσουν την απόδοση του κινητήρα.
Πυκνωτές εκκίνησης
Μια παραλλαγή του σχήματος εκκίνησης πυκνωτών χρησιμοποιεί δύο πυκνωτές: έναν μεγάλο για εκκίνηση του κινητήρα και έναν μικρότερο για να τον διατηρεί σε λειτουργία. Αυτό βελτιώνει την απόδοση μεγαλύτερων ηλεκτρικών κινητήρων.