Типы двигателей у стиральных машин
Вращение барабана стиральной машины обеспечивается электродвигателем. Изначально для преобразования электрической энергии в механическую использовали ременные приводы, присоединенные к барабану и вызывающие его движение.Сегодня в большинстве старых моделей стиральных машин все еще применяется именно эта технология, однако новые модели существенно эволюционировали. Если вам потребуется мастер по ремонту стиральной машины, обращайтесь в нашу фирму.
Техническое совершенствование принесло миру три улучшенных типа двигателей:
- асинхронный;
- коллекторный;
- бесколлекторный (прямой привод).
Каждый тип двигателей обладает своими достоинствами и недостатками, сильными и слабыми сторонами. При выборе стиральной машины следует учитывать эти показатели.
Асинхронный двигатель
Существуют двух- и трехфазные асинхронные двигатели для стиральных машин. Начиная с 2000-х годов, устройства с двухфазными двигателями практически не выпускают: их заменили более развитыми и компактными технологиями, к которым относятся и трехфазные с частотным регулированием скорости.
В устройстве таких моторов две основные части – неподвижный статор и вызывающий вращение барабана ротор. Скорость вращения может достигать 2800 оборотов в минуту. Самая частая неисправность – ослабление вращающего момента, из-за чего барабан начинает покачиваться по сторонам и не выполняет полных оборотов.
Асинхронный двигатель обладает следующими преимуществами:
- простота конструкции;
- легкость обслуживания (чаще всего необходимо лишь смазывать мотор или менять подшипники);
- низкий уровень шума;
- относительно низкая стоимость.
Недостатками же является большой размер мотора, низкий КПД, сложность при управлении электросхемами. В современных мощных стиральных машинах такие двигатели не используют, встретить их можно в простеньких и недорогих моделях.
Коллекторный двигатель
Около 80% всех бытовых приборов оснащены коллекторными моторами, и стиральные машины не исключение. Их используют с 90-х, а в 2000-х коллекторные двигатели практически полностью заменили двухфазные асинхронные. Такие моторы универсальны – они могут работать как от переменного, так и от постоянного тока.
Эти двигатели состоят из статора, коллекторного ротора, тахогенератора (генератора скорости вращения), алюминиевого корпуса и хотя бы двух щеток для контакта ротора с мотором. Щетки стачиваются о коллектор, поэтому периодически их необходимо менять.
Коллекторный двигатель отличается такими достоинствами:
- небольшие габариты;
- большой пусковой момент;
- нет привязки к частоте электросети;
- плавное управление оборотами (частота вращение регулируется увеличением или уменьшением напряжения);
- универсальность;
- простота управляющей электросхемы;
- быстроходность.
Значимые недостатки у коллекторных моторов – невысокий срок службы, необходимость замены щеток и шумность. Коллекторно-щеточный узел очень уязвим и выходит из строя чаще всех остальных деталей. При трении в этой области возникает искрение, вызывающее перегрев и отслоение ламелей коллектора от изолятора. Иногда обмотка ротора или статора подвергается межвитковому замыканию, что ведет к тому же искрению или ослаблению магнитного поля. В последнем случае ротор и барабан не крутятся полностью.
Прямой привод
Бесколлекторный двигатель называют также инверторным или мотором с прямым приводом. Это самая новая технология, разработанная корейским концерном LG. Распространение данного типа двигателей началось в середине 2005, с тех пор благодаря своей отличной работе, долговечности и компактности инверторный привод прочно занимает лидирующую позицию.
Сегодня эту технологию используют и другие компании, среди которых Haier, Samsung и Whirpool. Надежность, значимое превосходство прямых приводов над коллекторными и асинхронными двигателями, возможность сильно уменьшить габариты стиральных машин, устойчивость к износу, небольшое количество деталей и другие преимущества заметно расширили область применения бесколлекторных двигателей. Их оценили и начали использовать также в технике от Bosh и AEG.
В устройстве такого двигателя лишь ротор и статор, как и у асинхронного. Однако действие его совершенно иное. Привод присоединяется напрямую к барабану, что исключает применение соединительных элементов – самых уязвимых частей моторов. Управляющая схема в таких двигателях трехфазного инверторного типа.
Главные достоинства моторов этого типа такие:
- простота конструкции;
- удобное расположение в стиральной машине;
- компактность;
- низкий уровень колебания машинки;
- КПД выше, чем у остальных видов двигателей;
- отсутствие ремня и щеток, требующих регулярного обслуживания;
- относительная бесшумность.
Единственный значимый недостаток прямых двигателей не связан с потребителями, он больше задевает производителей – схема управления довольно сложна и ее разработка требует больших усилий, чем при создании электросхемы коллекторного двигателя. Это дополнительно увеличивает цену на инверторные стиральные машины от Электролюкс, Бош и остальных компаний.
Преимущества разных типов двигателей в стиральных машинах
Выбирая стиральную машину, мы, в первую очередь, ориентируемся на ее габариты и функционал. Первый параметр необходим для удачного расположения в пустующем, но не всегда достаточном месте для установки большой стиралки. В разнообразии второго мы кровно заинтересованы, поскольку именно большое количество программ обеспечивает универсальность применения агрегата.
Двигатели для стиральных машин
К сожалению, приобретение даже самой «раскрученной» модели не гарантирует ее бесперебойную и долгосрочную работу. Все дело в том, что вышеперечисленные параметры не являются основными для обеспечения бесперебойного функционирования техники, избавляющей нас от тяжелой и рутинной работы. Вся умная электроника и сложная механика оказывается бесполезной, если отказывает главный, силовой блок, обеспечивающий вращение барабана. В таком случае может понадобится ремонт стиральной машины, который вы можете произвести самостоятельно, глянув материал — remont57.kh.ua/remont-stiralnoj-mashinyi-svoimi-rukami.
Рассмотрим виды электродвигателей, использующихся в стиральных машинах, их достоинства и недостатки.
В бытовой технике данного класса используют три типа двигателей:
Их устройство и принцип работы определяют эксплуатационные качества, которыми в той или иной степени должны обладать силовые установки для выполнения ряда функций, специфичных для этого типа устройств. Рассмотрим подробнее все «за» и «против» автоматических стиральных машин, оснащенных одним из электродвигателей.
Двигатель коллекторного типа
Такие движки работают в большинстве стиралок, составляющих рынок такой продукции. Его конструкция состоит из:
Щетки в конструкции двигателя и являются признаком, по которому его относят к типу коллекторных. Во время работы таких агрегатов можно услышать характерный шум трения. В качестве передаточного механизма используется приводной ремень, передающий крутящий момент с вала двигателя на шкив барабана.
К преимуществам такой конструкции специалисты относят следующие качества:
·универсальность источника питания: работает как от переменного, так и от постоянного тока;
·простая схема подключения и управления;
Вместе с тем, есть и недостатки, которые нужно учесть при выборе стиральной машины с двигателем коллекторного типа. Ременная передача не отличается высокими показателями надежности, быстро изнашивается, особенно при интенсивном использовании. Подвергаются механическому истиранию и щетки двигателя. Все это снижает эксплуатационный ресурс стиралки в целом. Требовательные пользователи отмечают высокий уровень шума и высокий расход электроэнергии.
Среди наиболее распространенных поломок коллекторных двигателей:
·замыкание обмоток коллектора;
·износ щеток и коллектора;
·потемнение контактного участка коллектора;
·механическая выборка в месте соприкосновения щеток с коллектором;
·износ подшипника вала двигателя;
·замыкание статора и якоря;
·физическое разрушение обмоток двигателя;
·загрязнение графитовой пылью;
·выгорание изоляционного слоя проводов.
Неисправности проявляются искрением во время работы, повышением уровня шума, потемнением дефектных мест и запахом гари.
Инверторный двигатель
Этот тип двигателей впервые был задействован в стиральных машинах компании LG, благодаря чему техника этого бренда оставалась лидером рынка. Это стало стимулом для разработки агрегатов на базе инверторных двигателей другими ведущими производителями бытовой техники, и в настоящее время технология считается ведущей в производстве эффективных, высокопродуктивных, функциональных стиральных машин.
В конструкции инверторного двигателя нет коллекторно-щеточного узла, поэтому этот тип силовых установок называют еще и прямоприводным. Неподвижный статор — пластиковый круг с пазами для обмоток катушек, он крепится к внешней стороне бака. Металлическая чаша с постоянными магнитами – ротор, устанавливается непосредственно на вал барабана.
К преимуществам стиралок данного типа относятся следующие факторы:
·длительный срок службы;
·низкий уровень вибрации и шума во время работы;
·возможность «считывать» вес загрузки и подстраивать под этот параметр мощность;
·улучшенные параметры стирки и отжима белья.
За счет отсутствия щеток и передаточного механизма, создающих дополнительное трение, инверторные агрегаты имеют высокий коэффициент полезного действия и потребляют меньше электроэнергии.
В качестве недостатков можно отметить сложную, дорогостоящую систему управления, и как следствие, высокую стоимость самого агрегата, запасных частей к нему. Именно проблемы с управляющим блоком являются основной причиной выхода из строя силовой установки. Дороже обойдутся ремонтные работы, проводимые специалистами.
Асинхронный двигатель
Данный тип двух- и трехфазных силовых агрегатов использовался в моделях, выпущенных до 2000 года, и в настоящее время практически не используется. Он состоит из подвижного ротора и зафиксированного в одном положении статора. Как в случае с коллекторными движками, передача вращательного момента на вал барабана осуществляется с помощью ремня. К безусловным плюсам этого типа устройств относятся:
·легкость обслуживания и высокая ремонтопригодность – достаточно вовремя менять отработавшие свой ресурс подшипники и осуществлять смазку трущихся деталей;
·сравнительно небольшой уровень шума, издаваемый в рабочем состоянии;
Не обошлось и без недостатков. К минусам можно отнести низкую мощность таких двигателей, соответственно, низкую производительность и качество процесса стирки. К тому же, для управления работой агрегата необходима сложная электронная система управления.
Особенности выбора стиральных машин
По мнению специалистов, что подтверждает и пользовательский спрос, стиралки с прямоприводными двигателями остаются вне конкуренции по таким показателям, как:
·отсутствие вибрации даже на самых высоких оборотах при отжиме (до 2 тыс. об./мин.);
Согласитесь, перечень солидный, а вот дороговизна и сложность конструкции перестают быть «камнем преткновения» для потребителей, не способных устоять перед массированной атакой многообещающего позитива стиральных машин с инверторными двигателями.
Типы моторов стиральных машин
Ключевым элементом в стиральной машине является электромотор: именно он раскручивает барабан, запуская всю систему. Логично, что от движка будет зависеть характер работы автомата: скорость отжима, срок службы, уровень исходящего шума и вибраций. И чем надежнее и совершеннее движок, тем долговечнее, эффективнее и комфортнее стирка. Рассмотрим, какие типы двигателей стиральных машин встречаются чаще и чем отличаются друг от друга. Приведем характеристики, преимущества и недостатки каждого из них.
Самый распространенный электромотор
Из встречающихся видов мотора самым распространенным считается коллектор. Точнее, двигатель называется щеточно-коллекторным узлом и состоит из подвижного ротора, статичного статора, электрощеток и ламелей. Работает система за счет последовательной реакции на обмотке при поступлении электрического тока. Если коротко, то работает коллекторный мотор следующим образом:
- на графитовые щетки, примыкающие к ламелям, поступает электрический ток;
- создается магнитное поле;
- через ламели напряжение от щеток передается на ротор со статором;
- ротор начинает вращаться, постепенно набирая заданные программой обороты;
- импульс передается на вал;
- барабан стиралки раскручивается.
Располагается коллектор в нижней части корпуса под стиральным баком. Для передачи набираемых оборотов от двигателя к барабанному валу предусмотрен привод – шкивы и приводной ремень. Как только мотор разгоняется, «колеса» раскручиваются за счет резинки, передавая импульс на барабан.
Коллекторный двигатель отличается долговечностью, доступностью и недорогим ремонтом.
Стандартный коллекторный мотор имеет ряд преимуществ:
- простой и надежный механизм, что делает движок долговечным;
- доступная цена, что удешевляет автомат;
- недорогое и легкое обслуживание и ремонт.
Есть у коллектора и недостатки. Основной среди них – высокий уровень шума из-за присутствующих щеток, которые постоянно стираются о металлический корпус мотора. Отсюда выходит и второй «минус»: графитовые наконечники со временем истираются и нуждаются в замене.
Асинхронный электрический мотор
В основе несинхронного электродвигателя также лежит статор и ротор. Первый остается неподвижным и выступает магнитопроводом, а второй реагирует на создаваемое магнитное поле, начинает вращаться и раскручивает стиральный барабан. Однако в процессе мотор не может синхронизироваться со скоростью магнитов и двигается, немного отставая от них. Отсюда и пошло название «асинхронный».
На стиральных машинах встречаются два вида моторов асинхронного типа: двух- и трехфазные. Последние с 2000 года практически полностью вытеснили первые благодаря своей компактности и большей мощности.
«Асинхроны» обладают следующими преимуществами:
- простая конструкция мотора, редко выходящая из строя;
- высокая ремонтопригодность (за счет доступных и дешевых комплектующих);
- низкая стоимость двигателя;
- относительно невысокая шумность.
Что касается недостатков, то основной из них – большие размеры мотора, что не позволяет использовать асинхрон в компактных и узких автоматах. Также к минусам относятся необходимость периодического ремонта системы: смазывания поршней и замены подшипников. Не блещут такие движки и эффективностью из-за невысокого КПД и сложного управления электросхемами.
Встречаются асинхронные электродвигатели только в бюджетных моделях с низкой мощностью, небольшой вместительностью и ограниченным функционалом. Иначе мотор не справится с нагрузкой.
Мотор инверторной системы
Самым современным считается инверторный двигатель. Его изобрели и пустили в производство еще в 2010-х гг., но и сейчас он остается «на голову» выше своих конкурентов. Вся фишка в инверторе – преобразователе, который способен изменять частоту напряжения из переменного состояния в постоянное. Благодаря такой способности он не зависит от электросети и умеет контролировать набираемые обороты.
Техническое название инверторного электромотора – трехфазный бесколлекторный двигатель постоянного тока. Основные комплектующие остаются такими же: обмотка подвижный ротор и статичный статор с магнитными сердечниками. На таких стиральных машинах идет и прямой привод – разработка компании LG – соединение движка напрямую к барабану, без электрощеток и ременной передачи.
Сейчас технология Direct Drive, прямой привод, вместе с бесколлекторным движком встречается не только на стиралках от LG. Идею переняли и другие ведущие марки крупной бытовой техники, к примеру, Samsung, Hotpoint-Ariston, Siemens, Bosch и Whirlpool.
Считается, что инверторы в разы лучше коллекторов и асинхронных движков. Производители и потребители отмечают множество достоинств прямого привода: от компактности и бесшумности до долговечности и экономичности. Но так ли это? Рассмотрим основные аргументы «за».
- «Машины с инвертором компактные». Инверторные моторы в отличие от своих конкурентов имеет уменьшенные габариты, но это небольшая разница в масштабах всей стиралки. Основное место в корпусе занимает барабан, особенно, при его вместительности от 6 кг. Отсутствие шкивов и ременной передачи освобождает пространство, но максимум на 3-5 см в ширину и глубину.
Технология Direct Drive делает стиральную машину более компактной, надежной, бесшумной.
- «Моторы без трущихся частей долговечнее». Да, на инверторных движках нет электрощеток, графитовые наконечники которых стачиваются из-за постоянного трения о коллектор. Это позволяет избежать периодических забот с заменой «угольков», делая инвертор более простым и надежным в эксплуатации. Однако нельзя забывать о подшипниках – они здесь есть, и тоже могут разбиться из-за неправильного использования автомата.
- «Инвертор бесшумный». По сравнению с коллекторными моторами, которые сильно вибрируют и «шипят» из-за стирания щеток, инверторы практически «немые». Но об абсолютном «молчании» говорить нельзя – механизм при работе несильно гудит. Уровень шума можно сравнить с попискиваниями троллейбуса. Однако вибраций здесь в разы меньше, поэтому автоматы с прямым приводом спокойнее, не трясутся и не прыгают по комнате.
- «Идет сильная экономия электроэнергии». Как правило, на машинках с инверторным двигателем заявляется класс «А+++» – самый низкий из существующих. Усовершенствованная технология экономит около 15% затрачиваемой энергии. Речь о стабилизации оборотов, при которых автомат подстраивается под загрузку барабана, не расходуя электричество впустую.
Основной минус инверторных моторов – высокая цена. Их электросхемы сложны в разработке, поэтому они не могут стоить дешево.
Коллекторный двигатель
Коллекторные двигатели получили широкое применение не только в электроинструменте (дрели, шуруповёрты, болгарки и т.д), мелких бытовых приборах (миксеры, блендеры, соковыжималки и т.п), но и в стиральных машинах в качестве двигателя привода барабана. Коллекторными двигателями оснащено большинство (примерно 85%) всех бытовых стиральных машин. Эти двигатели применялись уже во многих стиральных машинах ещё с середины 90-х годов и со временем полностью вытеснили однофазные конденсаторные асинхронные двигатели.
Коллекторные моторы более компактные, мощные и простые в управлении. Этим и объясняется их столь массовое применение. В стиральных машинах применяются коллекторные двигатели таких марок производителей как: INDESCO, WELLING, C.E.S.E.T., SELNI, SOLE, FHP, ACC. Внешне они немного отличаются друг от друга, могут иметь разную мощность, тип крепления, но принцип работы их совершенно одинаковый.
2. Устройство коллекторного двигателя для стиральной машины
1. Статор
2. Коллектор ротора
3. Щётка (применяются всегда две щётки,
вторую на рисунке не видно)
4. Магнитный ротор тахогенератора
5. Катушка (обмотка) тахогенератора
6. Стопорная крышка тахогенератора
7. Клеммная колодка двигателя
8. Шкив
9. Алюминиевый корпус
Рис.2 Конструкция коллекторного двигателя стиральной машины
Коллекторный двигатель — это однофазный двигатель с последовательным возбуждением обмоток, предназначенный для работы от сети переменного или постоянного тока. Поэтому его называют ещё универсальный коллекторный двигатель (УКД).
Большинство коллекторных двигателей применяемых в стиральных машинах имеют конструкцию и внешний вид представленный на (рис.2)
Данный двигатель имеет ряд таких основных частей как: статор (с обмоткой возбуждения), ротор, щетка (скользящий контакт, всегда применяются две щётки), тахогенератор (магнитный ротор которого крепится к торцевой части вала ротора, а катушка тахогенератора фиксируется стопорной крышкой или кольцом). Все составные части скрепляются в единую конструкцию двумя алюминиевыми крышками, которые образуют корпус двигателя . На клеммную колодку выводятся контакты обмоток статора, щёток, тахогенератора необходимые для подключения к электрической схеме. На вал ротора запрессован шкив, через который посредством ременной передачи приводится в движение барабан стиральной машины.
Чтобы в дальнейшем лучше понять как работает коллекторный двигатель, давайте рассмотрим устройство каждого из его основных узлов.
3. Ротор (якорь)
Ротор (якорь) — вращающаяся (подвижная) часть двигателя. На стальной вал устанавливается сердечник, который для уменьшения вихревых токов изготавливают из наборных пластин электротехнической стали. В пазы сердечника укладываются одинаковые ветви обмотки, выводы которых прикреплены к контактным медным пластинам (ламелям), образующие коллектор ротора. На коллекторе ротора в среднем может быть 36 ламелей располагающихся на изоляторе и разделённые между собой зазором.
Для обеспечения скольжения ротора, на его вал запрессовываются подшипники, опорами которых служат крышки корпуса двигателя. Так же, на вал ротора запрессован шкив с проточенными канавками для ремня, а на противоположной торцевой стороне вала есть отверстие с резьбой в которое прикручивается магнитный ротор
4. Статор
Статор — неподвижная часть двигателя. Для уменьшения вихревых токов, сердечник статора выполнен из наборных пластин электротехнической стали образующих каркас, на котором уложены две равные секции обмотки соединённые последовательно. У статора почти всегда есть только два вывода обеих секций обмотки. Но в некоторых двигателях применяется так называемое секционирование обмотки статора и дополнительно имеется третий вывод между секциями. Обычно это делается из-за того, что при работе двигателя на постоянном токе, индуктивное сопротивление обмоток оказывает меньшее сопротивление постоянному току и ток в обмотках выше, поэтому задействуются обе секции обмотки, а при работе на переменном токе включается лишь одна секция, так как переменному току индуктивное сопротивление обмотки оказывает большее сопротивление и ток в обмотке меньше. В универсальных коллекторных двигателях стиральных машин применяется тот же принцип, только секционирование обмотки статора необходимо для увеличения количества оборотов вращения ротора двигателя. При достижении определённой скорости вращения ротора, электрическая схема двигателя коммутируется таким образом, чтобы включалась одна секция обмотки статора. В результате индуктивное сопротивление снижается и двигатель набирает ещё большие обороты. Это необходимо на стадии режима отжима (центрифугирования) в стиральной машине. Средний вывод секций обмотки статора применяется не во всех коллекторных двигателях.
Для защиты двигателя от перегрева и токовых перегрузок, последовательно через обмотку статора включают тепловую защиту с самовосстанавливающимися биметаллическими контактами (на рисунке тепловая защита не показана). Иногда контакты тепловой защиты выводят на клеммную колодку двигателя.
5. Щётка
Щётка — это скользящий контакт, является звеном электрической цепи обеспечивающим электрическое соединение цепи ротора с цепью статора. Щётка крепится на корпусе двигателя и под определённым углом примыкает к ламелям коллектора. Применяется всегда как минимум пара щёток, которая образует так называемый щёточно-коллекторный узел.
Рабочая часть щётки — графитовый брусок с низким удельным электрическим сопротивлением и низким коэффициентом трения. Графитовый брусок имеет гибкий медный или стальной жгутик с припаянной контактной клеммой. Для прижима бруска к коллектору применяется пружинка. Вся конструкция заключена в изолятор и крепится к корпусу двигателя. В процессе работы двигателя, щётки из-за трения о коллектор стачиваются, поэтому они считаются расходным материалом.
6.Тахогенератор
Тахогенератор (от др.-греч. τάχος — быстрота, скорость и генератор) — измерительный генератор постоянного или переменного тока, предназначенный для преобразования мгновенного значения частоты (угловой скорости) вращения вала в пропорциональный электрический сигнал. Тахогенератор предназначен для контроля скорости вращения ротора коллекторного двигателя. Ротор тахогенератора крепится напрямую к ротору двигателя и при вращении в обмотке катушки тахогенератора по закону взаимоиндукции наводится пропорциональная электродвижущая сила (ЭДС). Значение переменного напряжения, считывается с выводов катушки и обрабатывается электронной схемой, а последняя в конечном итоге задаёт и контролирует необходимую, постоянную скорость вращения ротора двигателя.
Такой же принцип работы и конструкцию имеют тахогенераторы применяемые в однофазных и трёхфазных асинхронных двигателях стиральных машин.
В коллекторных двигателях некоторых моделей стиральных машин марки Bosch (Бош) и Siemens (Сименс) вместо тахогенератора применяется датчик Холла. Это очень компактный и недорогой полупроводниковый прибор, который устанавливается на неподвижной части двигателя и взаимодействует с магнитным полем кругового магнита установленным на валу ротора непосредственно рядом с коллектором. У датчика Холла три вывода, сигналы с которого так же считываются и обрабатываются электронной схемой (подробно принцип работы датчика Холла в данной статье мы рассматривать не будем).
7. Схема подключения коллекторного двигателя
Как и в любом электродвигателе, принцип работы коллекторного двигателя основан на взаимодействии магнитных полей статора и ротора, через которые проходит электрический ток. Коллекторный двигатель стиральной машины имеет последовательную схему подключения обмоток. В этом легко убедится рассмотрев его развёрнутую схему подключения к электрической сети (Рис.7).
У коллекторных двигателей стиральных машин, на контактной колодке может быть от 6 до 10 задействованных контактов. На рисунке представлены все максимальные 10 контактов и всевозможные варианты подключения узлов двигателя.
Зная устройство, принцип работы и стандартную схему подключения коллекторного двигателя, без труда можно запустить любой двигатель напрямую от электросети без применения электронной схемы управления и для этого не надо запоминать особенности расположения выводов обмоток на клеммной колодке каждой марки двигателя. Для этого, достаточно всего лишь определить выводы обмоток статора и щёток и подключить их согласно схеме на приведённом ниже рисунке.
Порядок расположения контактов клеммной колодки коллекторного двигателя стиральной машины выбран произвольно.
На схеме, оранжевыми стрелочками условно показано направление тока по проводникам и обмоткам двигателя. От фазы (L) ток идёт через одну из щёток на коллектор, проходит по виткам обмотки ротора и выходит через другую щётку и через перемычку ток последовательно проходит по обмоткам обеих секций статора доходя до нейтрали (N).
Такой тип двигателя независимо от полярности подаваемого напряжения вращается в одну сторону, так как за счёт последовательного соединения обмоток статора и ротора смена полюсов их магнитных полей происходит одновременно и результирующий момент остаётся направленным в одну сторону.
Для того, чтобы двигатель начал вращаться в другую сторону, необходимо лишь изменить последовательность коммутации обмоток.
Пунктирной линией обозначены элементы и выводы, которые задействованы не во всех двигателях. Например датчик Холла, выводы термозащиты и вывод половины обмотки статора. При запуске коллекторного двигателя напрямую, подключаются только обмотки статора и ротора (через щётки).
Внимание! Представленная схема подключения коллекторного двигателя напрямую, не имеет средств электрической защиты от короткого замыкания и устройств ограничивающих ток. При таком подключении от бытовой сети, двигатель развивает полную мощность, поэтому не следует допускать длительного прямого включения.
8. Управление коллекторным двигателем в стиральной машине
Для управления коллекторным двигателем, в стиральной машине применяется электронная схема ,силовым регулирующим элементом является симистор (Рис.8), который подает (пропускает) необходимое напряжение на двигатель. Симистор можно представит как быстродействующий выключатель (ключ),с силовыми электродами А1 и А2,а на управляющий затвор G поступают управляющие импульсы открывая его в нужный момент. В электрической схеме, симистор последовательно подключён с коллекторным двигателем.
Принцип действия электронных схем, в которых используется симистор, основан на двухполупериодном фазовом управлении. На графике (рис.9) показано как изменяется величина питающего мотор напряжения в зависимости от поступающих на управляющий электрод симистора импульсов с микроконтроллера.
Таким образом можно отметить,что частота вращения ротора двигателя напрямую зависит от напряжения прикладываемого к обмоткам двигателя.
Ниже представлены фрагменты условной электрической схемы подключения коллекторного двигателя с тахогенератором к электронному блоку управления (EC).
Общий принцип схемы управления коллекторного двигателя таков. Управляющий сигнал с электронной схемы поступает на затвор симистора (TY),тем самым открывая его и по обмоткам двигателя начинает протекать ток,что приводит к вращению ротора (M) двигателя. Вместе с тем, тахогенератор (P) передаёт мгновенное значение частоты вращения вала ротора в пропорциональный электрический сигнал. По сигналам с тахогенератора создаётся обратная связь с сигналами управляющих импульсов поступаемых на затвор симистора. Таким образом обеспечивается равномерная работа и частота вращения ротора двигателя при любых режимах нагрузки, вследствие чего барабан в стиральных машинах вращается равномерно. Для осуществления реверсивного вращения двигателя применяются специальные реле R1 и R2 , коммутирующие обмотки двигателя.
Изменение направления вращения двигателя
Т-тахогенератор
М-ротор (коллекторно-щёточный узел)
S-статор
P-тепловая защита
TY-симистор
R1 и R2— коммутирующие реле
В некоторых стиральных машинах, коллекторный двигатель работает на постоянном токе. Для этого, в схеме управления, после симистора, устанавливают выпрямитель переменного тока построенный на диодах («диодный мост»). Работа коллекторного двигателя на постоянном токе увеличивает его КПД и максимальный крутящий момент.
9. Достоинства и недостатки универсальных коллекторных двигателей
К достоинствам можно отнести: компактные размеры, большой пусковой момент, быстроходность и отсутствие привязки к частоте сети, возможность плавного регулирования оборотов (момента) в очень широком диапазоне— от ноля до номинального значения— изменением питающего напряжения, возможность применения работы как на постоянном,так и на переменном токе.
Недостатки — наличие коллекторно-щёточного узла и в связи с этим: относительно малая надёжность (срок службы), искрение возникающее между щётками и коллектором из-за коммутации, высокий уровень шума, большое число деталей коллектора.
10. Неисправности коллекторных двигателей
Самая уязвимая часть двигателя — коллекторно-щёточный узел. Даже в исправном двигателе, между щётками и коллектором происходит искрение, которое довольно сильно нагревает его ламели. При износе щёток до предела и вследствие их плохого прижима к коллектору, искрение порой достигает кульминационного момента представляющего электрическую дугу. В этом случае ламели коллектора сильно перегреваются и иногда отслаиваются от изолятора, образуя неровность,после чего,даже заменив изношенные щётки, двигатель будет работать с сильным искрением,что приведёт его к выходу из строя.
Иногда происходит межвитковое замыкание обмотки ротора или статора (значительно реже), что так же проявляется в сильном искрении коллекторно-щёточного узла (из-за повышенного тока) или ослаблении магнитного поля двигателя, при котором ротор двигателя не развивает полноценный крутящий момент.
Как мы и говорили выше, щётки в коллекторных двигателях при трении о коллектор со временем стачиваются. Поэтому большая часть всех работ по ремонту двигателей сводится к замене щёток.
Стоит отметить,что надёжность коллекторного двигателя во многом зависит от того, насколько качественно и грамотно производители подходят к технологическому процессу его изготовления и сборки.