In de jaren 1880 ontwikkelde Nikola Tesla een reeks elektrische wisselstroommotoren (AC). Ze vertrouwden op meerfasig vermogen - dat wil zeggen, twee of drie AC elektrische voedingen synchroon met elkaar, waarbij één voeding ontworpen was om zijn maximum te bereiken vóór de andere. Meerfasige stroom produceert een roterend magnetisch veld dat de motor aandrijft. Tegenwoordig hebben onze huizen eenfasige wisselstroom. Om de AC-motoren in uw apparaten te laten werken, hebben ingenieurs condensatoren toegevoegd om een extra fase te creëren.
Meerfasige AC
De generatoren in de elektriciteitscentrales van het elektriciteitsbedrijf produceren elektriciteit in drie verschillende fasen. Elke fase heeft een wisselstroom van 60 cycli, maar de cycli van elke fase beginnen en eindigen in een overlappend patroon. De grotere vermogenseisen van commerciële en industriële apparatuur vereisen het gebruik van elektrische bedrading met alle drie de fasen.
Huishoudelijke AC
De meeste huizen hebben een- of tweefasige elektrische stroom, omdat het minder duur is dan driefasige bedrading. Je kunt de meeste normale dingen doen met een van de drie oorspronkelijke fasen, zoals een stofzuiger, een broodrooster of een computer laten werken. De meeste stopcontacten in uw huis hebben slechts één fase, namelijk 110 volt. Een stopcontact van 220 volt heeft twee fasen.
AC-motor
Een AC-elektromotor heeft een binnenrotor omgeven door een reeks spoelen. Een driefasige wisselstroommotor laat verschillende sets spoelen draaien. De ene fase nadert misschien een maximum in zijn cyclus, de volgende is maximaal, de volgende neemt af van het maximum. Slechts één set spoelen tegelijk maakt een magnetisch veld met maximale sterkte. Terwijl elke fase zijn cycli doorloopt, roteert het maximale magnetische punt rond de omtrek van de motor en drijft de rotor aan.
Startcondensator
Met enkelfasige stroom beginnen alle spoelen van een motor hun cyclus op hetzelfde moment. Het magnetische veld roteert niet, dus de rotor kan niet bewegen. Ingenieurs hebben dit omzeild door een aparte startspoel in serie met een condensator te gebruiken. Een condensator is een klein cilindervormig elektronisch apparaat dat elektrische lading opslaat en vrijgeeft. De capaciteit wordt gemeten in eenheden die farads worden genoemd, waarbij startcondensatoren doorgaans ongeveer 10 microfarads (miljoensten van een farad) hebben. In combinatie met de spoel creëert de condensator een tweede fase die 90 graden voorloopt op de eerste. Dit is voldoende om een roterend magnetisch veld te creëren en de motor te starten. Zodra de motor op snelheid komt, ontkoppelt een centrifugaalschakelaar de startspoel en condensator, anders zouden ze de efficiëntie van de motor verstoren.
Start-run condensatoren
Een variatie op het startcondensatorschema maakt gebruik van twee condensatoren: een grote om de motor te starten en een kleinere om hem draaiende te houden. Dit verbetert de prestaties van grotere elektromotoren.