Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, большинство домов, офисов, фабрик и других зданий питаются не от маленьких батарей: они питаются не постоянным током, а переменным током (AC), который меняет свое направление примерно в 50 раз в секунду ( с частотой 50 Гц). Если вы хотите запускать двигатель от электросети переменного тока вашей семьи, а не от батареи постоянного тока, вам нужен другой дизайн двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов, расположенных снаружи (составляющих статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля. Внутри статора есть сплошная металлическая ось, петля из проволоки, катушка, беличья клетка, сделанная из металлических стержней и взаимосвязей (например, вращающиеся клетки, которые люди иногда забавляют домашних мышей), или какая-то другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводит электричество.

В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию на внутренний ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете энергию на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки возбуждаются попарно, последовательно, создавая магнитное поле, которое вращается вокруг внешней части двигателя.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитного поля, является электрическим проводником. Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому, согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле создает (или индуцирует, используя собственный термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него в виде петли.

Если проводник представляет собой просто кусок металла, то вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае, индуцированный ток создает свое собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (закону Ленца), пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле, — также вращаясь. (Вы можете думать о роторе, отчаянно пытающемся «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разницу в движении между ними.) Электромагнитная индукция является ключом к тому, почему такой двигатель вращается, и именно поэтому он называется асинхронный двигатель