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En la década de 1880, Nikola Tesla desarrolló una serie de motores eléctricos de corriente alterna (CA). Confiaron en 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, nuestros hogares tienen corriente alterna monofásica. Para que funcionen los motores de CA en sus electrodomésticos, los ingenieros agregaron condensadores para crear una fase adicional.
Polifase AC
Los generadores en las plantas de energía de la compañía eléctrica generan 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 energía de los equipos comerciales e industriales requieren el uso de cableado eléctrico en las tres fases.
Hogar AC
La mayoría de los hogares tienen energía eléctrica monofásica o bifásica, ya que es menos costosa que el cableado trifásico. Puede hacer las cosas más normales con cualquiera de las tres fases originales, como ejecutar una aspiradora, una tostadora o una computadora. La mayoría de los tomacorrientes en su hogar tienen solo una fase, que mide 110 voltios. Una toma de corriente 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 ejecuta diferentes conjuntos de bobinas. Una fase puede estar llegando a un máximo en su ciclo, la siguiente está al máximo, la siguiente está disminuyendo desde el máximo. Solo un conjunto de bobinas a la vez crea un campo magnético de máxima potencia. 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 alimentación monofásica, todas las bobinas de un motor comienzan su ciclo al mismo tiempo. El campo magnético no gira, por lo que el rotor no puede moverse. Los ingenieros trabajaron alrededor de esto usando una bobina de arranque separada en serie con un condensador. Un condensador es un pequeño dispositivo electrónico en forma de cilindro que almacena y libera carga eléctrica. Su capacidad se mide en unidades llamadas faradios, con condensadores de arranque que típicamente tienen alrededor de 10 microfaradios (millonésimas de faradio). Combinado con la bobina, el condensador crea una segunda fase que conduce 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 Start-Run
Una variación del esquema de condensador de arranque utiliza dos condensadores: uno grande para arrancar el motor y uno más pequeño para mantenerlo en funcionamiento. Esto mejora el rendimiento de motores eléctricos más grandes.