Типы двигателей стиральных машин автомат

Принцип управления

При задании скорости вращения вала двигателя резистором в цепи вывода 5 на выходе формируется последовательность импульсов для отпирания симистора на определенную величину угла. Интенсивность оборотов отслеживается по тахогенератору, что происходит в цифровом формате. Драйвер преобразует полученные импульсы в аналоговое напряжение, из-за чего скорость вала стабилизируется на едином значении, независимо от нагрузки. Если напряжение с тахогенератора изменится, то внутренний регулятор увеличит уровень выходного сигнала управления симистора, что приведёт к повышению скорости.

Микросхема может управлять двумя линейными ускорениями, позволяющими добиваться требуемой от двигателя динамики. Одно из них устанавливается по Ramp 6 вывод схемы. Данный регулятор используется самими производителями стиральных машин, поэтому он обладает всеми преимуществами для того, чтобы быть использованным в бытовых целях. Это обеспечивается благодаря наличию следующих блоков:

• Стабилизатор напряжения для обеспечения нормальной работы схемы управления. Он реализован по выводам 9, 10.
• Схема контроля скорости вращения. Реализована по выводам МС 4, 11, 12. При необходимости регулятор можно перевести на аналоговый датчик, тогда выводы 8 и 12 объединяются.
• Блок пусковых импульсов. Он реализован по выводам 1, 2, 13, 14, 15. Выполняет регулировку длительности импульсов управления, задержку, формирования их из постоянного напряжения и калибровку.
• Устройство генерации напряжения пилообразной формы. Выводы 5, 6 и 7. Он используется для регулирования скорости согласно заданному значению.
• Схема усилителя управления. Вывод 16. Позволяет отрегулировать разницу между заданной и фактической скоростью.
• Устройство ограничения тока по выводу 3. При повышении напряжения на нем происходит уменьшение угла отпирания симистора.

Использование подобной схемы обеспечивает полноценное управление коллекторным мотором в любых режимах. Благодаря принудительному регулированию ускорения можно добиваться необходимой скорости разгона до заданной частоты вращения. Такой регулятор можно применять для всех современных двигателей от стиралок, используемых в иных целях.

https://youtube.com/watch?v=yLHAaZTr0hQ

Основные поломки коллекторного двигателя

Перед тем, как определить неисправность электродвигателя стиральных машин, следует внимательно осмотреть узлы. Но прежде нужно запустить двигатель, и посмотреть, будет он работать или нет.

Чтобы запустить двигатель нужно соединить последовательно обмотки статора и ротора, а затем подключить к остальным разъемам источник переменного тока, напряжение которого 220 Вольт. Если двигатель начинает вращаться, значит все хорошо. В это время можно определить, как бесшумно он работает, выявить искрящиеся щетки.

Главные причины поломки электродвигателей стиральных машин коллекторного типа являются:

• Изношенность щеток. Если стиральной машине более 10 лет, щетки будут сильно изношены, на что указывают сильные искры от двигателя. При износе щеток они будут небольших размеров, это видно сразу. Целая деталь достаточно длинная, без трещин и сколов. Изношенный элемент следует заменить. Выбирать щетки для замены лучше оригинальные, что увеличит срок службы двигателя после ремонта. Это не сложный процесс, его можно сделать своими руками;
• Обрывы в статорных и роторных обмотках. Оптимальным вариантом, для устранения неисправности является замена ротора или статора. Цена перемотки двигателя может быть больше стоимости нового элемента. Это связано не только с перемоткой, а и необходимостью центровки узла, чтобы устранить его биение;
• Неисправности ламелей коллектора, из-за износа или замыкания в обмотках. Выполнить диагностику износа ламелей легко, как и щеток. При этом нужно осмотреть коллектор, после извлечения ротора из двигателя. Щетки двигателя начинают искрить из-за отслаивания ламелей, обрыва подводящего контакта, наличия заусенцев. Отслаивание ламелей происходит при заклинивании ротора или возникновении межвиткового КЗ. Это приводит к перегреву агрегата. При обрыве контакта в месте соединения с ламелью, вернуть обратно провода достаточно сложно.
• Износ подшипника. Если после проверки видно биение, повышенная вибрация корпуса при работе устройства — подшипник следует заменить.
  Самое неприятное, когда якорь касается статора. В этом случае потребуется поменять якорь, или заменить статор и якорь одновременно.

Мощность и энергопотребление

От того, какую мощность имеет электродвигатель для стиральной машины, напрямую зависит уровень энергопотребления всей машинки. Именно этот параметр влияет на то, сколько киловатт в час «намотает» ваша стиральная машинка. При выборе стиралки как раз это, а не мощность движка волнует покупателя.

В целом на энергопотребление влияет масса факторов:

• Мощность движка.
• Мощность нагревателя. В среднем ТЭН может потреблять от 1,7 до 2,9 киловатт. На высокотемпературных режимах мощность увеличивается.
• Мощность дренажного насоса. Она колеблется в диапазоне 24-40 Ватт. Этого показателя вполне хватает, чтобы откачать отработанную воду из бака.
• Общая мощность датчиков, блока управления и индикации. В пределах 5-10 Вт.

Общий показатель для всей СМ рассчитывается только для одного режима – «Хлопок», с нагревом до 60 градусов и с полной загрузкой барабана.

Согласно полученным показателям, машинке присваивают класс энергоэффективности. Классы обозначаются латинскими буквами от G до A, где G – самый низкий класс, A – самый эффективный.

Так, чем выше мощность движка, тем больше оборотов способен сделать барабан при отжиме. Эти показатели также подсчитаны изготовителями, что отразилось на классах отжима.

Так, стиралка, отжимающая на скорости 1600 об/мин – это класс A. Но для полноценного отжима белью будет достаточно даже 800 оборотов. А если вы собираетесь часто стирать деликатные ткани, то количество оборотов вас вообще особо не должно волновать – чем меньше, тем лучше: вещи будут целыми.

Разновидности двигателей

Преобразование электрической энергии в механическую (вращение барабана) в стиральной машине происходит за счет двигателя. Инженеры разработали три типа двигателей, которые используются в машинках автомат:

• асинхронный мотор;
• коллекторный двигатель;
• бесколлекторный двигатель.

Моторы асинхронного типа могут быть двухфазными или трехфазными. В современных стиральных машинах, выпущенных после 2000 года, двухфазные моторы не используются. Мощность таких двигателей составляет 180-360 Вт, количество оборотов не велико и не превышает 2800 оборотов в минуту при отжиме, при стирке обороты составляют около 300. В машинках с таким двигателем отжим составляет только 400-600 оборотов в минуту, в редких случаях 800-1000.

Практически вытеснили асинхронные двигатели, коллекторные моторы, которые способны работать как от переменного, так и от постоянного тока. Они меньше по размеру и имеют плавное регулирование оборотов посредством электроники. Главный минус заключается в его устройстве, которое включает наличие щеток, они истираются и приходят в негодность. Для восстановления работоспособности двигателя их нужно периодически менять. Мощность коллекторных двигателей составляет 380 – 800 Вт, при этом частота вращения якоря варьируется от 11500 до 15000 оборотов в минуту.

Бесколлекторный двигатель или инверторный впервые появился в стиральных машинках в 2005 году, первой его стала использовать компания LG. Его отличие заключается в том, что он напрямую соединяется с барабаном без ременной передачи. Он компактнее двигателей двух других типов, прост по конструкции, имеет наибольший коэффициент полезного действия (КПД). По своей мощности инверторный двигатель не уступает предыдущим и способен раскручивать барабан при отжиме до 1600 2000 оборотов в минуту.

Зависимость энергопотребления от мощности

От мощности электродвигателя стиральной машины зависит энергопотребление в целом, проще говоря, то, сколько киловатт энергии наматывает машинка в час. Именно это интересует потребителя чаще всего, а не мощность мотора машинки автомат. Энергопотребление машины складывается из:

• потребляемой мощности двигателя, в процессе всей стирки она меняется, при отжиме больше, при стирке и полоскании меньше;
• мощности нагревательного элемента, которая в среднем составляет от 1,7 до 2,9 кВт. При этом чем выше температура нагрева воды, тем больше будет потребляемая мощность;
• мощности помпы, которая составляет 24-40 Вт, это вполне достаточно для откачивания воды;
• суммарной мощности, потребляемой лампочками, модулем управления, датчиками и т.п. она равна примерно 5-10 Вт.

Потребляемая мощность стиральной машины рассчитывается для режима «Хлопок», при котором вода нагревается до 60 0 С, а машинка загружается максимально. По данному показателю стиральной машине присваивают класс энергоэффективности, обозначаемый латинской литерой.

Чем мощнее двигатель, тем больше оборотов сделает барабан, отжимая белье. Этот показатель отражен в классе отжима стиральной машины. Машины автомат, вращающиеся со скоростью 1600 оборотов в минуту относятся классу А. Но совсем не обязательно покупать такую машинку, ведь даже при отжиме в 800-1000 оборотов, белье будет хорошо отжато, без риска быть порванным.

Мощность моторов разных моделей стиральных машин

На стиральных машинах разных марок устанавливаются разные двигатели, поэтому они имеют разные технические характеристики и разную стоимость. Приведем несколько примеров.

• МОТОР CESET MCA 52/64-148/AD9 – двигатель, устанавливаемый на стиральных машинах Hotpoin-Ariston и Indesit, его мощность составляет 430 Вт и 11500 оборотов/мин;
• МОТОР CESET MCA38/64-148/CY15 – двигатель для стиральной машины Candy, Hoover, Zerovatt, мощность равна 360 Вт и 13000 оборотов/мин;
• МОТОР CESET CIM2/55-132/WHE1 – электродвигатель для стиральных машин Whirlpool, Bauknecht, мощность 800 Вт и 17000 оборотов/мин;
• WELLING HXGP2I.05 WASHING – мотор для стиральной машины Индезит или Вестел, мощность при отжиме 300 Вт, при стирке 30 Вт;
• Elecronic Control Motor Haier HCD63/39 – двигатель для машинок Candy и Haier, мощность 220 Вт и 13000 оборотов/мин;
• HXGP2I Welling Electronic Control Motor – двигатель для стиральной машины Samsung, мощность 300 Вт.

Итак, стиральные машины автомат, произведенные в 2000-х годах имеют коллекторный или бесколлекторный двигатель. Их потребляемая мощность может быть разной, но для потребителя это не имеет большого значения. Важнее знать, насколько машина энергоэффективна, а это можно выяснить по классу энергопотребления, который у современных машин А или А+.

Самый простой способ

Во многих электроинструментах, в которых используются коллекторные двигатели, установлен небольшой реостат, с помощью которого можно практически без потери мощности управлять частотой вращения ротора. Такой элемент можно снять с неисправной дрели, шуруповёрта или перфоратора и установить последовательно с электрическим мотором. Если подходящего реостата нет в наличии, то такую деталь можно недорого приобрести в специализированном магазине.

Небольшая сложность заключается в том, что рабочий ход такого регулировочного механизма очень небольшой и бывает очень непросто установить обороты двигателя на необходимом уровне. Эта проблема, как правило, решается установкой дополнительных механических преобразователей механической энергии. Таким образом, можно будет правильно установить частоту вращения ротора, а также обеспечить фиксацию прибора на необходимом уровне.

Кроме реостатов из ручных электрических инструментов можно использовать готовые магазинные приборы, которые достаточно подключить в розетку, а выводы двигателя подсоединить уже непосредственно к регулировочному прибору. Такие изделия позволяют осуществлять изменение напряжения в очень широком диапазоне, поэтому подобрать положение управляющего тумблера под определённые обороты двигателя не составит большого труда. Немаловажным плюсом магазинных реостатов является возможность использовать их с другими электронными приборами, то есть достаточно один раз приобрести изделие, с помощью которого можно будет осуществлять регулировку большого количества приборов, не ограничиваясь электромоторами.

Частотное регулирование

Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина – не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие – массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

На данный момент частотное преобразование – основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Однофазные двигатели могут управляться:

• специализированными однофазными ПЧ
• трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

Преобразователи для однофазных двигателей

В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей – INVERTEK DRIVES.

Это модель Optidrive E2

Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

f – частота тока

С – ёмкость конденсатора

В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя – в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

Преимущества специализированного частотного преобразователя:

• интеллектуальное управление двигателем
• стабильно устойчивая работа двигателя
• огромные возможности современных ПЧ:

• возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
• многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
• входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
• различные выходы
• коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
• предустановленные скорости
• ПИД-регулятор

Минусы использования однофазного ПЧ:

Особенности конструкции

Микросхема оснащена всем необходимым для осуществления качественного управления двигателем в различных скоростных режимах, начиная от торможения, заканчивая разгоном и вращением с максимальной скоростью. Поэтому ее использование намного упрощает конструкцию, одновременно делая весь привод универсальным, так как можно выбирать любые обороты с неизменным моментом на валу и использовать не только в качестве привода конвейерной ленты или сверлильного станка, но и для перемещения стола.

Характеристики микросхемы можно найти на официальном сайте. Мы укажем основные особенности, которые потребуются для конструирования преобразователя. К ним можно отнести: интегрированную схему преобразования частоты в напряжение, генератор разгона, устройство плавного пуска, блок обработки сигналов Тахо, модуль ограничения тока и прочее. Как видите, схема оснащена рядом защит, которые обеспечат стабильность функционирования регулятора в разных режимах.

На рисунке ниже изображена типовая схема включения микросхемы.

Схема несложная, поэтому вполне воспроизводима своими руками. Есть некоторые особенности, к которым относятся предельные значения и способ регулирования скоростью:

• Максимальный ток в обмотках двигателя не должен превышать 10 А (при условии той комплектации, которая представлена на схеме). Если применить симистор с большим прямым током, то мощность может быть выше. Учтите, что потребуется изменить сопротивление в цепи обратной связи в меньшую сторону, а также индуктивность шунта.
• Максимальная скорость вращения достигается 3200 об/мин. Эта характеристика зависит от типа двигателя. Схема может управлять моторами до 16 тыс. об/мин.
• Время разгона до максимальной скорости достигает 1 секунды.
• Нормальный разгон обеспечивается за 10 секунд от 800 до 1300 об/мин.
• На двигателе использован 8-полюсный тахогенератор с максимальным выходным напряжением на 6000 об/мин 30 В. То есть он должен выдавать 8мВ на 1 об/мин. При 15000 об/мин на нем должно быть напряжение 12 В.
• Для управления двигателем используется симистор на 15А и предельным напряжением 600 В.

Если потребуется организовать реверс двигателя, то для этого придется дополнить схему пускателем, который будет переключать направление обмотки возбуждения. Также потребуется схема контроля нулевых оборотов, чтобы давать разрешение на реверс. На рисунке не указано.

Определяем тип движка

Включение двигателя зависит от вида. Поэтому перед тем, как подключить мотор, желательно выяснить, какой механизм вам достался. Комплектации стиралок включают три типа:

• асинхронный;
• коллекторный;
• инверторный (бесколлекторный).

Асинхронный двигатель стиральной машины

Устанавливали в машинах, произведённых до 2000 года. У двигателя машины-полуавтомата вращений за минуту — 2800, мощность 180–360 Вт. Чтобы приспособить такой движок под гаражные «самоделки», нужны трёхфазная сеть, преобразователь частоты, набор конденсаторов. Это стоит дорого, поэтому асинхронники не пользуются популярностью у самодельщиков. Но если попался именно такой экземпляр — можете не бояться технических сложностей. Конструкция движка проста, за ней легко ухаживать.

Коллекторный двигатель

Любимчик мастеров. Работает от постоянного, переменного электрического тока, мощность 300–800 Вт, число поворота якоря 11 500 –15 000 об/мин. Из плюсов — легко корректируется цикл без потери мощности. Минус — часто стираются щётки. Коллекторный электродвигатель является оптимальным по доступности, цене вариантом для домашних мастерских. Он универсален, легко управляем.

Инверторный мотор

Самый современный, экономичный вид. Преобразовывает переменный ток в постоянный. Функционирует без ременной передачи, щёток, мощностью 400–800 Вт, совершая количество поворотов от 16 000 до 20 000. Для его подключения не нужны конденсаторы, он может менять направление вращения, работает тихо, без лишней вибрации. Недостатки: дорого стоит, чувствителен к перепадам напряжения сети.

Опознание провели — начинаем запуск электродвигателя.

Подключение и запуск

При демонтаже электродвижка со стирального агрегата рекомендуется на всех его проводах делать специальные отметки. Эти действия в дальнейшем помогут подключить мотор напрямую к электрической сети (особенно это касается асинхронных электродвигателей со старых стиральных агрегатов, где требуется подключение пусковых конденсаторов). Остальные типы моторов также имеют свои особенности.

Поэтому для правильного подключения каждого типа электродвижка лучше всего поискать информацию в интернете либо использовать для этого специальную справочную литературу. И если при демонтаже все контакты были помечены, то запустить мотор от стирального устройства не составит особого труда. Для этого просто нужно будет следовать инструкции для подключения определенного типа движка к сети и придерживаться правил безопасности.

↑ Датчик оборотов

С обратной стороны видим датчик оборотов.

Внутри он выглядит примерно так: Это просто маленький генератор переменки. Задача состоит в том, чтобы подсчитать количество импульсов, если по каким-то причинам они следуют слишком медленно, контроллер «поддает газу» пока обороты не придут в норму. Благодаря обратной связи можно крутить двигатель даже очень медленно, не теряя в крутящем моменте.Не забывайте, чтобы дать значительную нагрузку двигателю, нужно использовать дополнительный вентилятор охлаждения, т. к. производительности родной крыльчатки на низких оборотах не хватает.

Как самостоятельно регулировать скорость вращения мотора

Как регулировать обороты у двигателя стиральной машины-автомат и полуавтомат? Своими руками это можно сделать через плату (микросхему) или регулятор напряжения. Разберем подробнее оба способа.

Подключение через регулятор

Для этого можно использовать поворотное колесо, диммер, гашетку от дрели. Этот метод подскажет, как увеличить или уменьшить количество оборотов двигателя. То есть, поворачивая установленное колесо, вы сможете контролировать поступающее напряжение к мотору из сети 220 Вольт.

Подключение проходит по схеме:

• Согласно схеме, один провод обмотки статора соединяется якорем (ротором).
• Затем один провод ротора подсоединяется к регулятору оборотов.
• Оставшийся провод статора и ротора подключается к сети 220 Вольт.

Обратите внимание, что перед подключением обязательно нужно зафиксировать электродвигатель. Поскольку, включаясь на полной мощности, он может соскочить со стола

Запустив мотор, вы обнаружите, что он работает в полную силу. Попытавшись установить управление оборотами с помощью колеса, вы заметите, что сразу же теряется скорость и мотор останавливается. То есть о нормальной работе не может быть речи.

Но у нас есть еще один, более действенный метод.

Подключение через плату (микросхему)

Как контролировать обороты с помощью платы регулировки? Здесь задействуется тахогенератор. Сам по себе датчик не может ничем управлять, его нужно правильно подключить. Именно для этого используется микросхема. Подключение выполняется по схеме регулятора на основе TDA 1085.

Какие обороты сможет совершать мотор при таком подключении? От высоких до низких. При этом вам не нужно будет вращать регулятор рукой, управлять оборотами можно через тумблер.

Если попытаться создать нагрузку на электоромотор, то обороты сразу снизятся, после чего возобновятся с новой мощностью. Все потому, что датчик взаимодействует с платой, посылая сигнал о снижении мощности.

Теперь вы знаете, как не только подключить, но и правильно отрегулировать работу двигателя. Можно смело приниматься за эксперименты в создании домашней техники.