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万恶之源，始于b站某电机博主的一期节目：航模电池带15KW消防排烟风机？风大静音，风力自然，适合家用
航模电池简单逆变后，硬生生带动了野生的 380V/15kW 三相轴流风机，可谓吕布骑狗。
然毕竟是拍摄的视频，真实性存疑。手头虽没合适的三相电机，不过电扇单相电机并不贵，直接入一台也来骑狗子。
受限于非电机专业，文中的术语或概念可能偏山寨化，若过于离谱欢迎大家指正。
【原理】
异步感应电机的原理，简单说就是转子在旋转磁场中，被楞次定律支配进而旋转。
如上图所示，假设马蹄磁体绕固定转轴以 w0 转速旋转，其正对的金属圆盘（铁磁或顺磁）将被楞次定律支配，
盘面产生涡旋电流，感生磁场试图阻碍盘与磁场的相对运动，进而推动圆盘以 wa 速度起转。
来拒去留的特性决定了 wa≤w0, 当圆盘阻力接近零时 wa=w0 称达到了同步转速。
把右侧磁体换成阵列线圈，依次给线圈通电模拟磁体旋转，就出现了原始的异步感应电机：
实际为了充分利用磁感线，线圈的每个磁极都会硬怼转子，大致如此：
然单个线圈只能产生 NS-SN-NS 这样 180° 的磁场翻转，磁场旋转过于粗糙，转子得不到充分的转矩，进而停转罢工。
为此引入第二组线圈，与前组有一定夹角，两组线圈先后通电，就有了初步的旋转磁场：
当上述线圈升级为三组，两两夹角达到 120° 时，就是传说的三相异步电机。
本文主要讨论两组线圈的情形，对应单相异步电机。
【电机】
以入手的风扇电机为例，铭牌上标注了接线图：
红蓝线接 220VAC 电源，红黄线另接一只 1uF/500V 启动电容。
可以推测 红-蓝 为第一组线圈 L1（又称主绕组、工作绕组），黄-蓝为第二组线圈 L2（又称副绕组、启动绕组）。
外电容 C1 的存在，使得副绕组 L2 得电时间比主绕组 L1 慢 T/4=5ms，
配合线圈的空间位置，将产生一个旋转磁场，推动转子转动。
【双H桥硬推】
写到这里全是理论上的分析，实际电机运转能否如预期，完全无从得知。
再加上有意验证 b 站博主异步驱动的真实性，索性拿出双H桥硬推：
如上图所示，双 H 桥虚拟成 V1,V2 两个交变电源：
通过 Arduino 控制各桥臂导通相位，使 V2 略慢于 V1，模拟电容分相；
若电机能正确启动，则印证了单相异步电机原理，以及启动电容的分相特性。
实际操作直接上 L298N 成品模块，外接 +30V 高压驱动真香：
【软件】
Arduino 软件上，除了控制桥臂先后导通时序外，还要控制 L298N 使能信号，
即一组绕组通电时，另一组应处于失电悬空状态，模拟主副相位差。
直接 Arduino IDE 搞起来，主控用经典 UNO-m328p，简单可靠:
程序逻辑并不复杂，但错误的 H 桥时序可能直接烧毁 L298N.
为此再来套 Arduino UNO 作为逻辑分析仪，确认下各信号时序：
采样结果如图，四组桥臂的极性信号，以 10ms 为半周期进行同步翻转；
每个翻转的半周期内，主副绕组先后使能，符合驱动预期。
实际工作过程中，受限于驱动电压，驱动频率可低于 50Hz 工频。
在 AVR 结构下直接调整主分频，即可实现 1/(1~128) 降频运行：
【测试】
话不多说，写好了就通电开干。
Arduino、L298 低压部分采用 USB 供电； L298 高压部分直接上电源。
调试这种系统手不能抖，一个搭错线高压窜入低压，笔记本USB+南桥统统报销：
一顿调整 CLKPR 系统分频后，电机吱吱呀呀来了精神：
按照主-副绕组的使能顺序，果然出现了顺时针旋转，对应电扇正向吹风。
理论上翻转使能顺序，感应电机应逆时针反转，一试果然：
由于系统处于降频运行，加之驱动电压只达到额定值的 10%，电机转数自然远低于额定转数。
但对于完全无磁体的感应电机而言，如此低压居然真能带动，一方面证实了 b 站博主驱动野生三相感应的可行性；另一方面也印证了单相感应电机的工作原理，与启动电容的理论分析完美吻合。
特别感谢 b 站博主的驱动视频，低压逆变果真能推动巨大的感应电机：
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以上，简单科普异步感应电机工作原理，并购入电机实物验证。
用低压双 H 桥硬推单相交流异步电机，仅用约 10% 的电压就成功令电机起转，旋转方向可控；
在验证启动电容分相原理的基础上，也确认了 b 站博主驱动野生三相感应的可行性。
最后祝大家推电机愉快，DIY电调永不冒烟！
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雷达卡
发表于 2025-3-3 03:06:28
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千斤顶
发表于 2025-3-3 08:09:48
楼主
带小电机
