En la década de 1880, Nikola Tesla desarrolló una serie de motores eléctricos de corriente alterna (CA). Dependían de la energía polifásica, es decir, dos o tres alimentaciones eléctricas de CA sincronizadas entre sí, con una alimentación diseñada para alcanzar su máximo antes que las demás. La energía polifásica produce un campo magnético giratorio que impulsa el motor. Hoy en día, nuestros hogares tienen energía CA monofásica. Para que los motores de CA de sus electrodomésticos funcionen, los ingenieros agregaron condensadores para crear una fase adicional.
Polifase AC
Los generadores de las plantas de energía de la empresa eléctrica producen electricidad en tres fases distintas. Cada uno tiene una corriente alterna de 60 ciclos, pero los ciclos de cada fase comienzan y terminan en un patrón superpuesto. Las mayores demandas de potencia de los equipos comerciales e industriales requieren el uso de cableado eléctrico con las tres fases.
Aire acondicionado doméstico
La mayoría de los hogares tienen energía eléctrica monofásica o bifásica, ya que es menos costosa que el cableado trifásico. Puede hacer la mayoría de las cosas normales con cualquiera de las tres fases originales, como ejecutar una aspiradora, una tostadora o una computadora. La mayoría de los tomacorrientes de su hogar tienen una sola fase, que mide 110 voltios. Una toma de 220 voltios tendrá dos fases.
Motor AC
Un motor eléctrico de CA tiene un rotor interno rodeado por un conjunto de bobinas. Un motor de CA trifásico funciona con diferentes conjuntos de bobinas. Una fase puede estar acercándose a un máximo en su ciclo, la siguiente está en el máximo, la siguiente está disminuyendo desde el máximo. Solo un conjunto de bobinas a la vez genera un campo magnético de máxima intensidad. A medida que cada fase pasa por sus ciclos, el punto magnético máximo gira alrededor de la circunferencia del motor, impulsando el rotor.
Condensador de arranque
Con energía monofásica, todas las bobinas de un motor comienzan su ciclo al mismo tiempo. El campo magnético no gira, por lo que el rotor no se puede mover. Los ingenieros solucionaron este problema utilizando una bobina de arranque separada en serie con un condensador. Un condensador es un pequeño dispositivo electrónico con forma de cilindro que almacena y libera carga eléctrica. Su capacidad se mide en unidades llamadas faradios, y los condensadores de arranque suelen tener alrededor de 10 microfaradios (millonésimas de faradio). Combinado con la bobina, el condensador crea una segunda fase que adelanta a la primera en 90 grados. Esto es suficiente para crear un campo magnético giratorio y arrancar el motor. Una vez que el motor alcanza la velocidad, un interruptor centrífugo desconecta la bobina de arranque y el condensador; de lo contrario, interferirían con la eficiencia del motor.
Condensadores de arranque y funcionamiento
Una variación del esquema del condensador de arranque utiliza dos condensadores: uno grande para arrancar el motor y uno más pequeño para mantenerlo funcionando. Esto mejora el rendimiento de motores eléctricos más grandes.