В 1880-х годах Никола Тесла разработал серию электродвигателей переменного тока. Они полагались на многофазное питание, то есть на два или три источника питания переменного тока, синхронизированных друг с другом, причем одно питание было рассчитано на достижение максимума раньше других. Полифазное питание создает вращающееся магнитное поле, которое приводит в движение двигатель. Сегодня в наших домах есть однофазное питание переменного тока. Чтобы двигатели переменного тока в ваших приборах работали, инженеры добавили конденсаторы, чтобы создать дополнительную фазу.
Полифазный переменный ток
Генераторы на электростанциях предприятия вырабатывают электроэнергию в трех различных фазах. Каждый из них имеет переменный ток с периодом 60 циклов, но циклы каждой фазы начинаются и заканчиваются с перекрытием. Более высокие требования к мощности коммерческого и промышленного оборудования требуют использования электропроводки со всеми тремя фазами.
Бытовой кондиционер
В большинстве домов есть одно- или двухфазное электричество, так как это дешевле, чем трехфазная проводка. Вы можете делать самые обычные вещи на любом из трех исходных этапов, например запускать пылесос, тостер или компьютер. Большинство розеток в вашем доме имеют только одну фазу, измеряющую 110 вольт. Розетка на 220 вольт будет иметь две фазы.
Двигатель переменного тока
Электродвигатель переменного тока имеет внутренний ротор, окруженный набором катушек. Трехфазный двигатель переменного тока работает с разными наборами катушек. Одна фаза может приближаться к максимуму в своем цикле, следующая - к максимуму, следующая - убывает от максимума. Только один набор катушек одновременно создает магнитное поле максимальной напряженности. По мере того, как каждая фаза проходит свои циклы, точка максимального магнитного поля вращается по окружности двигателя, приводя в движение ротор.
Пусковой конденсатор
При однофазном питании все катушки двигателя начинают свой цикл одновременно. Магнитное поле не вращается, поэтому ротор не может двигаться. Инженеры решили эту проблему, используя отдельную катушку стартера, соединенную последовательно с конденсатором. Конденсатор - это небольшое электронное устройство цилиндрической формы, которое накапливает и высвобождает электрический заряд. Емкость измеряется в единицах, называемых фарадами, при этом пусковые конденсаторы обычно имеют около 10 микрофарад (миллионных долей фарада). Вместе с катушкой конденсатор создает вторую фазу, опережающую первую на 90 градусов. Этого достаточно, чтобы создать вращающееся магнитное поле и запустить двигатель. Когда двигатель набирает обороты, центробежный выключатель отключает катушку стартера и конденсатор, в противном случае они могут повлиять на эффективность двигателя.
Пусковые конденсаторы
В одной из разновидностей схемы пускового конденсатора используются два конденсатора: большой для запуска двигателя и меньший для его работы. Это улучшает производительность более крупных электродвигателей.