اصل کار موتور تک فاز

هنگامی که یک جریان سینوسی تک فاز از سیم پیچ استاتور عبور می کند، موتور یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می کند. قدرت و جهت این میدان مغناطیسی در طول زمان به صورت سینوسی تغییر می کند، اما در جهت مکانی ثابت می ماند. بنابراین، به عنوان میدان مغناطیسی ضربان دار متناوب نیز شناخته می شود. این میدان مغناطیسی ضربانی متناوب را می توان به دو میدان مغناطیسی دوار با سرعت یکسان و جهت چرخش مخالف تجزیه کرد. هنگامی که روتور ثابت است، این دو میدان مغناطیسی دوار دو گشتاور مساوی و مخالف را در روتور ایجاد می کنند که در نتیجه گشتاور سنتز شده صفر ایجاد می شود و از چرخش موتور جلوگیری می کند. هنگامی که از نیروی خارجی برای چرخاندن موتور در جهت خاصی استفاده می کنیم (مانند چرخش در جهت عقربه های ساعت)، خطوط میدان مغناطیسی برش بین روتور و میدان مغناطیسی دوار در جهت عقربه های ساعت کوچکتر می شوند. خطوط میدان مغناطیسی برش بین روتور و میدان مغناطیسی چرخش خلاف جهت عقربه های ساعت در حرکت افزایش می یابد. به این ترتیب تعادل شکسته می شود و کل گشتاور الکترومغناطیسی تولید شده توسط روتور دیگر صفر نخواهد بود و روتور در جهت رانش می چرخد.
برای فعال کردن یک موتور تک فاز برای چرخش خودکار، می‌توانیم یک سیم‌پیچ راه‌اندازی به استاتور اضافه کنیم. سیم پیچ راه اندازی 90 درجه با سیم پیچ اصلی در فضا فاصله دارد و باید یک خازن مناسب به صورت سری به سیم پیچ راه اندازی متصل شود تا اطمینان حاصل شود که جریان تقریباً 90 درجه از سیم پیچ اصلی خارج می شود که به فاز معروف است. اصل جدایی با عبور دو جریان با فاصله زمانی 90 درجه به دو سیم پیچ با فاصله 90 درجه در فضا، یک میدان مغناطیسی دوار (دو فاز) در فضا ایجاد می شود.
تحت عمل این میدان مغناطیسی دوار، روتور می تواند به طور خودکار راه اندازی شود. پس از راه اندازی، هنگامی که سرعت به حد معینی می رسد، از یک کلید گریز از مرکز یا سایر دستگاه های کنترل خودکار نصب شده روی روتور برای قطع سیم پیچ راه اندازی استفاده می شود. در طول عملیات عادی، فقط سیم پیچ اصلی کار می کند. بنابراین، سیم پیچ راه اندازی را می توان برای عملیات کوتاه مدت طراحی کرد. اما مواقعی وجود دارد که سیم پیچ راه اندازی روشن نمی شود. به این نوع موتورها موتور تک فاز می گوییم. برای تغییر جهت این موتور کافی است پایانه های سیم پیچ کمکی را عوض کنید.
روش دیگری برای تولید میدان مغناطیسی دوار در موتورهای تک فاز، روش پوشش قطب نامیده می شود که به عنوان موتور پوشش دهنده قطب تک فاز نیز شناخته می شود. این نوع استاتور موتور به صورت قطب محدب با دو قطب و چهار قطب در دسترس ساخته می شود. هر قطب مغناطیسی دارای یک شیار کوچک در 1/3 تا 1/4 سطح کامل قطب است که قطب مغناطیسی را به دو قسمت تقسیم می کند. یک حلقه مسی اتصال کوتاه بر روی قسمت کوچک نصب می شود، گویی این قسمت از قطب مغناطیسی را می پوشاند، بنابراین به آن موتور قطب پوشیده می گویند. سیم پیچ تک فاز روی کل قطب مغناطیسی نصب می شود و سیم پیچ های هر قطب به صورت سری به هم متصل می شوند. هنگام اتصال، قطبیت تولید شده باید به ترتیب مطابق با N، S، N و S مرتب شود. هنگامی که سیم پیچ استاتور انرژی می گیرد، یک شار مغناطیسی اصلی در قطب های مغناطیسی ایجاد می شود. طبق قانون لنز، شار مغناطیسی اصلی که از حلقه مسی اتصال کوتاه می گذرد، جریان القایی در حلقه مسی ایجاد می کند که در فاز 90 درجه از شار مغناطیسی اصلی عقب است. شار مغناطیسی تولید شده توسط این جریان نیز از شار مغناطیسی اصلی در فاز عقب است و اثر آن معادل سیم پیچ راه اندازی یک موتور خازنی است و در نتیجه یک میدان مغناطیسی دوار برای چرخش موتور ایجاد می کند.