קודם כל, בואו נבין את עקרון העבודה של המנוע האסינכרוני AC התלת-פאזי: ישנם שלושה זוגות של סלילים על הסטטור של המנוע האסינכרוני AC התלת-פאזי. כאשר המנוע מחובר לספק הכוח AC התלת-פאזי, ייווצר שדה מגנטי מסתובב, כך שהשדה המגנטי המסתובב יחתוך את המתכת על הרוטור. מוטות (או פיתולים), וזרמים מושרים נוצרים על מוטות המתכת, כך שהרוטור יסובב על ידי הכוח האלקטרומגנטי של השדה המגנטי המסתובב.
המנוע האסינכרוני AC החד-פאזי זקוק רק לזוג סלילים. כאשר זוג הסלילים מחובר ל-AC החד-פאזי, זוג הסלילים ייצר רק שדה מגנטי פועם, אך לא שדה מגנטי מסתובב! לכן, יש להוסיף עוד זוג סלילים. זוג סלילים זה הוא מה שאנו מכנים סליל ההתחלה, והזווית המרחבית בין סליל ההתחלה לסליל העבודה על הסטטור שונה ב-90 מעלות. לכן, למנוע האסינכרוני AC החד-פאזי יש למעשה שני זוגות של סלילים, כלומר הסליל הראשי (סליל עובד) וסליל העזר (סליל ההתחלה). כוחות הרוטור זהים ומנוגדים, ולכן הרוטור נייח. על מנת לסובב את השדות המגנטיים הנוצרים על ידי הסלילים הראשוניים והמשניים, יש צורך לספק זרמים מתחלפים של רצפי פאזות שונים לסלילים הראשוניים והמשניים.
כיצד לממש זרם חילופין עם רצפי פאזות שונים?
מכיוון שמנוע AC חד-פאזי יכול להיות מחובר רק לספק כוח חד-פאזי של 220 וולט, כיצד נוכל להשיג בפשטות ובאופן כלכלי שני כוחות AC בעלי פאזה שונה כדי להשיג שדה מגנטי מסתובב? בשלב זה, יש צורך להשתמש בקבל כדי להבין את שינוי הפאזה, כלומר, קבל מחובר בסדרה עם הסליל המשני. כפי שמוצג להלן:
במקרה זה, צורת הגל הנוכחית של הסליל הראשי מוצגת כעקומה a, וצורת הגל הנוכחית של הסליל המשני מוצגת כעקומה b
כפי שמוצג באיור לעיל, זרם הסליל הראשי a מגיע לערך המרבי בזמן 1, בעוד שזרם הסליל המשני b הוא אפס; לאחר מכן זרם הסליל הראשי a יורד לאפס בזמן 2, בעוד זרם הסליל המשני b עולה לערך המרבי; ואז זרם הסליל הראשי a הופך לערך המרבי בכיוון ההפוך, בעוד שזרם הסליל המשני b מצטמצם לאפס... שני הזרמים המתחלפים של הסליל הראשוני a והסליל המשני b מגיעים ברצף לערך המרבי הנוכחי, והפרש הפאזה ביניהם הוא 1/4 מחזור, כלומר, ההפרש הוא 90 מעלות, כך שהשדות המגנטיים הנוצרים על ידם מגיעים גם הם לערך המרבי בתורו. בדרך זו, השדה המגנטי של הסליל הראשי יכול לדחוף את הרוטור, השדה המגנטי של הסליל המשני יכול לדחוף את הרוטור, ואז ניתן לסובב את הרוטור.
העיקרון של להתחיל עם קבל גדול ולרוץ עם קבל קטן
עבור מנועים אסינכרוניים חד-פאזיים של AC בהספק נמוך, בגלל ההספק הנמוך, העומס הקל ודרישות המומנט הנמוך (כגון מאווררים חשמליים), יש לו רק קבל קטן, שממלא רק את תפקיד ההתנעה (המנוע מופעל לאחר שהמתג הצנטריפוגלי מנתק את סליל ההתנעה, רק סליל הריצה עובד, הרוטור חותך ברציפות את השדה המגנטי הפועם שנוצר על ידי סליל העבודה באמצעות הסיבוב שלו, והרוטור מבין סיבוב רציף), או ממלא את התפקיד של התנעה וריצה בו זמנית (המנוע אינו מתנתק לאחר הפעלת סליל ההתנעה, הקבל הפותח, סליל ההתנעה וסליל הריצה עובדים יחד. בשלב זה, הרוטור חותך את קווי השדה המגנטי בשדה המגנטי המסתובב הרציף שנוצר על ידי סליל ההתחלה וסליל העבודה, והרוטור מממש סיבוב רציף).
עם זאת, עבור מנועים אסינכרוניים AC חד-פאזיים בעלי הספק גבוה תעשייתי, אם רק קבל אחד משמש כדי לקחת בחשבון הן את ההתנעה והן את הריצה, בשלב זה, בשל מומנט ההתנעה הקטן של המנוע והעומס הכבד הנישא על ידי המנוע, קל לגרום למנוע להתניע בקושי. בשלב זה, קבל גדול צריך להיות מחובר במקביל לקבל הרץ כדי להגדיל את המומנט ההתחלתי. אנו קוראים לקבל זה "קבל מתחיל".
חלק מהחברים עשויים להיות סקרנים, מדוע לא לחבר ישירות קבל גדול להפעלה ותפעול? מכיוון שכאשר הקיבול של הקבל המחובר גדול מדי, אם כי ניתן להגדיל את המומנט, הוא גם יגרום לחימום רציני של המנוע האסינכרוני AC החד-פאזי, ואף ישרוף את המנוע, כך שלמנוע האסינכרוני AC החד-פאזי בעל ההספק הגבוה יש מתג צנטריפוגלי. תפקידו של המתג הצנטריפוגלי הוא לנתק את הקבל ההתחלתי לאחר שמהירות המנוע מגיעה לרמה מסוימת (כ-70~80% מהמהירות המדורגת) כדי למנוע את שריפתו של הקבל ההתחלתי עקב זרם מוגזם והתחממות יתר. לכן, המנוע האסינכרוני AC החד פאזי מאמץ את העיקרון של "להתחיל עם קבל גדול ולרוץ עם קבל קטן".
ישנן שתי פונקציות של הקבל במנוע האסינכרוני AC החד-פאזי: האחת היא לממש את שינוי הפאזה של ספק הכוח החד-פאזי בין שני הזוגות של סלילי העזר הראשיים והעזריים של סטטור המנוע החד-פאזי כדי ליצור שדה מגנטי מסתובב; השני הוא להתניע ולהפעיל את המנוע. ספק זרם עירור גדול יותר.
