Для повышения эффективности использования и улучшения характеристик однофазных двигателей можно пусковую обмотку с включенными в ее цепь конденсаторами оставить подсоединенной к сети на весь период работы. В этом случае подбором емкости конденсаторов можно добиться в рабочем режиме машины кругового или почти кругового вращающегося магнитного поля, когда обратная составляющая поля будет отсутствовать полностью или будет в значительной мере ослаблена. В результате этого улучшатся характеристики машины и повысится эффективность ее использования.

Если при работе однофазного двигателя обе его обмотки остаются постоянно подсоединенными к сети, а последовательно с одной из них включен конденсатор, то такой двигатель называется конденсаторным (см. рис.). У конденсаторного двигателя обе обмотки являются рабочими. Из условия получения кругового поля их числа витков в общем случае различны.

Выбор конденсатора может показаться достаточно сложной задачей. Для этого существует, как минимум, два способа.

Первый способ - подбор емкости конденсатора опытным путем. Критерии для оценки оптимального выбора емкости ток холостого хода и пусковой момент. Момент должен быть максимальный, а ток холостого хода минимальный. Обычно достаточно оценки по току холостого хода.

Второй способ выбора емкости конденсатора - метод расчета. Остановимся на этом подробнее. В этом случае напряжения на обмотках должны быть сдвинуты по фазе на 90^о, поэтому

jU_a = U_β k_waw_a/k_wβw_β.                       (1)

Токи в обмотках I_a и I_β также будут сдвинуты по фазе на 90° и будут создавать МДС

jI_ak_waw_a =I_βk_wβw_β                                             (2)

где w_a и w_β - числа витков обмоток α и β;  k_wa и k_wβ обмоточные коэффициенты для обмоток α и β.

Перемножая левые и правые части равенств (1) и (2), получаем

U_αI_α = U_βI_β

Т. е. полные мощности обеих обмоток будут равны. Так как обмотки находятся в одинаковых условиях по отношению к ротору, то развиваемые ими активные мощности также будут равны, т. е. U_αI_αcosφ_α = U_βI_βcosφ_β

откуда следует, что φ_α = φ_β. Кроме того, согласно рис.

U_α = U₁

U_β+U_с = U₁

и угол сдвига между током I_β и напряжением на конденсаторе U_с составляет 90^о. Этим условиям соответствует векторная диаграмма. Согласно этой диаграмме

U_с = U_β /sinφ_β

Емкость, необходимая для создания кругового поля, определяется из соотношения

I_β = U_с /x_c = (U_β / sinφ_β) ωC

откуда

C = I_β sinφ_β / (ωU_β)

Мощность конденсатора составляет

Q_C = U_с I_β = U_β I_β / sinφ_β

Таким образом, мощность конденсатора равна полной мощности двигателя, Т. е. относительно велика. Следует обратить внимание, что при заданном значении емкости C круговое поле создается только при одной определенной нагрузке двигателя (при одном значении тока). При других нагрузках поле является эллиптическим и работа двигателя ухудшается. Можно регулировать емкость с изменением нагрузки, но это будет усложнять схему двигателя. Чтобы получить круговое поле при пуске и при какой-либо нагрузке, иногда конденсаторы включают в две параллельные ветви; при нагрузке работает одна ветвь, а при пуске включают обе.