Стиральные машины со временем изнашиваются и выходят из строя. Чаще всего их просто выбрасываются на свалку. Однако во многих случаях детали от стиральной машины могут пригодиться. Существует множество вариантов для второй жизни электромотора. Все зависит от умений, возможностей и фантазии домашнего мастера. В этой статье вы узнаете где можно применить двигатель от стиральной машины, если он находится в рабочем состоянии.
Электродвигатель для точильного станка или наждака
Покупка готового точильного станка не всегда возможна, в первую очередь из-за высокой цены, и в этом случае буквально незаменимым становится электродвигатель от стиральной машины или другого оборудования.
Много усилий требует правильная компоновка будущего агрегата, а также решение такой технической проблемы, как насадка точильного камня на вал двигателя. Во многих случаях на нем отсутствует резьба, а диаметры вала и отверстия в камне не совпадают. Обычным выходом из положения служит использование специальной детали, которую нужно отдельно заказывать в мастерской у токаря. Эта деталь может называться фланцем, переходником, ступицей и т.д.
Вытачиваемый фланец должен насаживаться на вал и фиксироваться с помощью болта. Кроме того, потребуется шайба и гайка с резьбой, направленной в сторону, противоположную вращению вала двигателя. За счет этого, во время работы будет происходить самопроизвольное закручивание гайки. В противном случае, гайка быстро раскрутится и камень слетит.
При необходимости можно изменить направление вращения ротора. В стиральных машинках устанавливаются , поэтому, достаточно выполнить переключение соответствующих обмоток, и направление вращения изменится. Для запуска двигателя потребуется пусковая катушка. Если она отсутствует, то в этом нет ничего страшного: при толчке камня в нужную сторону, устройство заработает самостоятельно.
Для изготовления точильного станка вовсе не обязательно пользоваться двигателями повышенной мощности. Вполне достаточно 400 Вт, и даже 100-200 Вт. Следует обращать внимание на количество оборотов в минуту, которые не должны превышать 3000. В противном случае мотор со слишком высокой частотой вращения может привести к разрушению точильного камня. Наиболее оптимальным вариантом считается электродвигатель с 1000 об/мин.
Эксплуатация самодельного точильного станка предполагает строгое соблюдение правил техники безопасности. В первую очередь необходимо предусмотреть защитный кожух, чтобы уберечь работающего от абразивной пыли и мелких обломков. Для этого подойдет металл, толщиной 2,0-2,5 мм в виде полосы, свернутой в полукольцо. Кроме того, потребуется изготовление подручника, для обеспечения упора обрабатываемых деталей.
Превращение электродвигателя от стиральной машины в генератор
Многие домашние мастера занимаются изготовлением самодельных генераторов с использованием электродвигателей от бытовой техники, в том числе и стиральных машин. Эта задача сопряжена с определенными трудностями, прежде всего технического плана. В обязательном порядке понадобятся услуги квалифицированного токаря уже на первом этапе работ.
В первую очередь предстоит выполнить разборку асинхронного двигателя, снятого с неисправной стиральной машины. Затем сердечник попадает в руки токаря, который убирает на станке слой элемента, глубиной 2 мм. Затем в сердечнике выполняется прорезка пазов на глубину 5 мм, в которые будут вставлены неодимовые магниты. Пазы рекомендуется делать уже после приобретения магнитов, когда станут известны их размеры.
После выполнения всех работ, необходимо закрепить на сердечнике неодимовые магниты. С этой целью изготавливается шаблон из жести или другого тонкого металла. Его габариты должны совпадать с размерами сердечника и шириной пазов, и он должен точно укладываться на место установки магнитов. Магниты располагаются на сердечнике на одинаковом расстоянии между собой и закрепляются с помощью клея. Кроме расстояния, большое значение имеет угол наклона каждого элемента. Отклонения от нормативных размеров могут стать причиной залипания, в результате чего мощность генератора заметно снижается.
Для заполнения промежутков между магнитами используется холодная сварка. В завершение поверхность ротора шлифуется наждачной бумагой, после чего выполняется полная сборка устройства.
Собранный генератор необходимо протестировать. С этой целью понадобится небольшой аккумулятор, выпрямитель, мультиметр и контролер заряда. Подключение происходит по определенной схеме. Контролер заряда соединяется с двумя обмотками генератора через выпрямитель. Затем контролер и мультиметр нужно подключить к аккумулятору.
Для нормальной проверки необходимо обеспечить вращение ротора электродвигателя. Эту операцию невозможно выполнить вручную, поэтому следует воспользоваться дрелью или шуруповертом. Инструмент соединяется с ротором двигателя, после чего начинается вращение со скоростью примерно 800-1000 об/мин. При качественной сборке генератора выдаваемое напряжение составляет 220-300 В. Более низкое напряжение указывает на некачественную сборку ротора.
После сборки и проверки генератор можно использовать. Это потребует затрат энергии, необходимой для вращения ротора. Можно подключиться к небольшому двигателю внутреннего сгорания, например, от бензопилы или мотоцикла. Однако данный способ требует приобретения энергоносителя. Поэтому рекомендуются другие варианты, сравнительно недорогие и экологически чистые, связанные с использованием энергии ветра или воды.
Все домашние мастера должны помнить, что электродвигатель от стиральной машинки может быть переоборудован в генератор, мощностью не более 5 кВт. Обычно такие устройства выдают в среднем 2 кВт, достаточных для 1-2 помещений или бани. Так что полностью заменить электрическую сеть самодельным генератором не получится.
Токарный станок из двигателя от стиральной машины
Двигатель от стиральной машины идеально подходит для изготовления небольшого токарного станка по дереву. Основой конструкции служит рама, которая может быть изготовлена из уголка, профильных труб и других подручных материалов. Габариты рамы находятся в пределах 100 х 20 см, с возможными отклонениями в ту или иную сторону.
Электродвигатель вполне подойдет от старой стиральной машины, возможно даже и с советских времен. Например, Вятка-автомат оборудовалась асинхронным двигателем с двумя скоростями на 400 и 3000 оборотов в минуту. Подключение может выполнятся по всем известным схемам, в том числе и с использованием конденсатора.
Система крепления двигателя к раме выполняется индивидуально. Самое главное, чтобы ось двигателя была выставлена параллельно опорной конструкции. Это можно сделать с помощью шайб, которые при необходимости подкладываются в точках опоры. На шкиве электродвигателя закрепляется передняя бабка. Задняя бабка и направляющие также изготавливаются из подручных средств. Ось задней бабки должна быть параллельно раме и передней бабке, то есть необходимо выполнить ее центровку.
Важной деталью является подручник, выполняющий функцию опоры для режущего инструмента. Необходимо обеспечить его перемещение вдоль и поперек станины, а также надежную фиксацию во время работы.
Электродвигатель для дровокола
Основой конструкции, как и в токарном станке служит станина. Она изготавливается из металлического профиля или квадрата. Полученная площадка будет состоять из двух зон - силовой и рабочей. Силовая сторона предназначена для установки электродвигателя. Он должен быть надежно закреплен, поскольку основная нагрузка ложится на него.
В этой же зоне расположен блок управления двигателем. Для размещения электрических компонентов предусмотрена диэлектрическая пластина, а сами они должны быть по возможности помещаться в пластиковом корпусе. Рабочая зона выполнена в виде стола. В качестве материала используется стальной лист, толщиной 2-3 мм. На границе, условно разделяющей обе зоны монтируется постамент, на котором закрепляется вал колуна-конуса. Эту деталь нельзя крепить непосредственно на валу двигателя.
Для вала конуса оборудуется собственная опора на подшипниках. С целью компенсации рывков и создания крутящего момента, на вал рекомендуется установить маховик.
После сборки всей конструкции можно приступать к подключению электродвигателя. Чаще всего используются асинхронные моторы. В старых агрегатах этого типа для запуска предусмотрена отдельная обмотка. Чтобы определить ее на двигателе, нужно с помощью тестера поочередно замерить сопротивление на каждой обмотке. Нужная обмотка будет иметь более высокое сопротивление. Она непосредственно участвует в создании первичного крутящего момента в нужную сторону. При необходимости сменить направление вращения вала, точки подключения пусковой обмотки меняются местами.
Современные электродвигатели запускаются значительно проще. Для включения и выключения можно использовать обычный бытовой автомат.
Бетономешалка из стиральной машины
Бетономешалка необходима в хозяйстве, особенно в частных и загородных домах. Однако бетономешалки достаточно дорогие, поэтому одним из вариантов решения проблемы будет изготовление бетономешалки из подручных средств. Лучше всего подойдет стиральная машина, причем не только электродвигатель, но и сам корпус.
Основание должно быть надежным, чтобы емкость в процессе вращения не шаталась. От этого полностью зависит длительность эксплуатации агрегата. Неустойчивое основание может привести к падению емкости и выходу из строя других элементов. Наиболее подходящей считается металлическая конструкция. При желании ее можно оборудовать колесами. Все части и детали соединяются между собой с помощью болтов или сварки. Для установки электродвигателя нужно предусмотреть специальные полочки с отверстиями под крепления. На такой же полочке крепится и редуктор, шкив которого должен находиться в одной плоскости со шкивом двигателя. В противном случае мотор будет испытывать перегрузки.
Включение и выключение самодельной бетономешалки выполняется с помощью пакетного выключателя. В большинстве случаев в схеме включения присутствует конденсатор. Таким образом, размышляя о том какие самоделки из двигателя от стиральной машины можно сделать, любой домашний мастер на практике сделает устройство, более всего необходимое в домашнем хозяйстве.
Пришедшую в негодность стиральную машину не стоит сразу выбрасывать. Особенно, если присутствуют достаточно развитые навыки работы с ручным инструментом и есть привычка возиться в мастерской. Различные самоделки из двигателя от стиральной машины могут быть крайне полезны в домашнем хозяйстве.
От класса и возраста машинки зависит то, какой двигатель окажется в руках. Если речь идет о старой, советской – это будет асинхронное устройство открытого типа, достаточно надежное. Двигатель от старой стиральной машины барабанного типа имеет мощность в 180 Ватт, однако он очень удобен для самоделок, поскольку имеет отличные показатели крутящего момента. В других случаях в руки может попасть:
- двухскоростной двигатель от стиралки с фиксированными 350 и 2800 об/мин;
- коллекторный агрегат, который при прямой подаче напряжения без регулировки разгоняет вал до 12-15 000 об/мин;
- двигатели от современных стиралок самых разных классов, поскольку сегодня производители часто не следуют общему стандарту оснащения.
Двигатель – сердце стиральной машины. Это устройство вращает барабан во время стирки. В первых моделях машин к барабану крепили ремни, которые выступали в роли приводов и обеспечивали движение емкости, наполненной бельем. С тех пор разработчики заметно усовершенствовали этот агрегат, отвечающий за превращение электроэнергии в механическую работу.
В настоящее время при производстве стирального оборудования используется три вида двигателей.
Виды
Асинхронный
Моторы этого типа состоят из двух частей – неподвижного элемента (статора), который выполняет функцию несущей конструкции и служит в качестве магнитопровода, и вращающегося ротора, который приводит в движение барабан. Вращается двигатель в результате взаимодействия переменного магнитного поля статора и ротора. Асинхронным этот тип устройства назвали потому, что он не способен достичь синхронной скорости вращающегося магнитного поля, а следует за ним, как бы догоняя.
Асинхронные двигатели встречаются в двух вариантах: они могут быть двух- и трехфазными. Двухфазные образцы сегодня редкость, поскольку на пороге третьего тысячелетия их производство практически прекратилось.
Уязвимое место такого двигателя – ослабление вращающего момента. Внешне это проявляется нарушением траектории движения барабана – он покачивается, не совершая полного оборота.
Несомненными плюсами устройств асинхронного типа выступают незамысловатость конструкции и простота обслуживания, которая заключается в своевременной смазке мотора и замене вышедших из строя подшипников. Работает асинхронный двигатель негромко, а стоит довольно дешево.
К недостаткам устройства относят большой размер и низкий КПД.
Обычно этими двигателями снабжены простые и недорогие модели, которые не отличаются большой мощностью.
Коллекторный
Коллекторные двигатели пришли на смену двухфазным асинхронным устройствам. Три четверти бытовых приборов оборудованы моторами этого типа. Их особенностью является способность работать и от переменного, и от постоянного тока.
Чтобы понять принцип работы такого двигателя, кратко опишем его устройство. Коллектор представляет собой медный барабан, разделенный на ровные ряды (секции) изолирующими «перегородками». Места контактов этих секций с внешними электроцепями (для обозначения таких участков в электрике используется термин «выводы») расположены диаметрально, на противоположных сторонах окружности. С выводами соприкасаются обе щетки - скользящие контакты, обеспечивающие взаимодействие ротора с мотором, по одной с каждой стороны. Как только какая-либо секция запитывается, в катушке появляется магнитное поле.
При прямом включении статора и ротора магнитное поле начинает вращать вал электродвигателя по часовой стрелке. Это происходит по причине взаимодействия зарядов: одинаковые заряды отталкиваются, разные – притягиваются (для большей наглядности вспомните «поведение» обычных магнитов). Щетки постепенно перемещаются из одной секции в другую – и движение продолжается. Этот процесс не прервется, пока в сети есть напряжение.
Чтобы направить вал против часовой стрелки, необходимо сменить распределение зарядов на роторе. Для этого щетки включают в противоположную сторону – навстречу статору. Обычно для этого задействуют миниатюрные электромагнитные пускатели (силовые реле).
Среди достоинств коллектороного двигателя – высокая скорость вращения, плавное изменение частоты оборотов, которое зависит от изменения напряжения, независимость от частоты колебаний электросети, большой пусковой момент и компактность устройства. В числе его недостатков отмечается относительно короткий срок службы из-за быстрого износа щеток и коллектора. Трение вызывает значительное повышение температуры, в результате чего происходит уничтожение слоя, изолирующего контакты коллектора. По той же причине в обмотке может случиться межвитковое замыкание, способное вызвать ослабление магнитного поля. Внешним проявлением подобной неполадки станет полная остановка барабана.
Инверторный (бесколлекторный)
Инверторный двигатель - это мотор с прямым приводом. Этому изобретению чуть больше 10 лет. Разработанное известным корейским концерном, оно быстро завоевало популярность благодаря длительному сроку службы, надежности, износостойкости и своим весьма скромным габаритам.
Компонентами этого типа двигателя также выступают ротор и статор, однако принципиальное отличие заключается в том, что мотор прикреплен к барабану напрямую, без использования соединительных элементов, которые выходят из строя в первую очередь.
Если стиральная машина сломалась, то не стоит ее выкидывать - возможно подключение рабочего двигателя от старой стиральной машины.
Эта часть техники сможет послужить еще какое-то время.
Применений двигателю можно найти очень много.
Стиральные машины работают на двигателях, которые имеют различную конструкцию: коллекторного, асинхронного, электронного вида.
Перед тем как что-либо сделать из старого двигателя, его нужно снять. Для различных видов нужно выполнить свой набор действий.
Для всех видов двигателей, в первую очередь, нужно отключить технику от напряжения 220 В, канализационной сети и водопровода.
В отключенном состоянии машинка должна постоять не менее 10 часов. Конденсатор за это время успеет разрядиться. Только после этого двигатель можно доставать. Схема действий подробно описана ниже.
Асинхронный двигатель — провода, которые соединяют часть асинхронного мотора и конденсатор, отрезать не следует. Батарею нужно вытащить с двигателем.
У батареи вид может отличаться в зависимости от модели стиральной машинки. Это может быть коробка из металла, пластмассы, чаще всего герметизированная.
В ней находится конденсатор — один или несколько, которые между собой соединены параллельно.
Стоит внимательно рассмотреть, как соединены эл. мотор и батарея.
Схема подключения может отличаться. Обмотка может быть подключена в сеть 220 напрямую, а другая - через конденсатор. Существующая схема должна быть неизменной.
Ее нужно подключить к напряжению 220 В и начнется вращение асинхронного мотора.
Стоит быть осторожным - к элементам двигателя можно будет прикасаться только после того, как конденсатор разрядится.
Коллекторные — такие двигатели низковольтные. На их статоре установлены постоянные магниты и их подключают к постоянному напряжению.
На двигателе обычно бывает наклейка, на которой указано рекомендованное напряжение. Только такое напряжение нужно подключать к такому эл. мотору.
Электронный — мотор необходимо доставать из стиральной машинки вместе с блоком управления. На самом корпусе блока обычно указывают напряжение, к которому мотор нужно подключать.
Стоит быть внимательным при подаче напряжения - важно соблюдать полярность, так как реверс в таком виде моторов не возможен.
Случается, что двигатель сразу не запустится. В этом случае нужно найти дополнительные выводы. На них подается нуль или логическая единица. После этого начнется вращение двигателя.
Механический – с мотором может быть редуктор, который приводит в движение устройство реверса. На нем можно найти два вывода.
Ток, который определяется по наклейке на моторе, подключается к источнику. После этого двигатель начнет свое вращение. Частота вращения такого эл. мотора невысокая - всего 4-5 оборотов в минуту.
Чтобы подключить двигатель к переменному току, необходимо выполнить ряд действий:
- В наличии должен быть специальный прибор, которым определяют провода обмотки - тестер;
- Чтобы определить пару проводов, щуп тестера подключается к любому проводу, и поочередно проверяются остальные. Если при подключении тестер обозначил соединение, то именно эти два провода и есть пара. Соответственно вторые два провода также составляют пару;
- Две обмотки необходимо измерить на уровень сопротивления. Где показатель больше, та обмотка и является пусковой;
- От различных обмоток провода нужно соединить попарно, после чего подключить к напряжению 220 В;
рекомендуется установить выключатель на провод пусковой обмотки.
Бывают случаи, когда нужно сменить направление вращения мотора. В этом случае выводы пусковой обмотки рекомендуется поменять местами.
При подключении мотора к напряжению 220 В через конденсатор или напрямую, следует быть очень внимательными. Перед выполнением работ по подключению двигатель нужно зафиксировать.
В таком положении он не будет сильно вибрировать. Безопасность себя и окружающих также крайне важна.
Вторая жизнь двигателя старой стиральной машинки
Рабочий двигатель старой стиральной машинки коллекторного типа можно использовать, сконструировав разнообразные полезные приборы. Некоторые из них рассмотрим в этой статье.
Точильный станок
Точильный станок - прибор полезный в любом хозяйстве.
Его может сделать любой мужчина, если в распоряжении есть рабочий двигатель от стиральной машины автомат «Индезит», «Аристон» или любой другой.
При креплении точильного камня к двигателю может возникнуть проблема - отверстие на камне может отличаться от диаметра вала эл. мотора.
В этом случае понадобится дополнительная деталь, которая вытачивается специально. Такой переходник сможет сделать любой токарь. Для этого ему нужно знать диаметр вала.
В наличии должен быть не только переходник. Должны присутствовать специальный болт, гайка, шайба.
Резьбу на гайке необходимо нарезать в зависимости от того, в какую сторону будет вращаться двигатель.
Для вращения по часовой стрелке резьбу необходимо нарезать левостороннюю, против часовой стрелки - правостороннюю.
Если сделать все наоборот, то камень будет слетать, так как работа будет идти на раскручивание.
Если есть гайка с резьбой, но она не подходит по своему направлению, можно изменить направление вращения. Для этого необходимо поменять местами провода обмотки.
После подключения рабочей обмотки к сети 220, пусковую пару необходимо подключить к рабочей катушке.
Второй конец нужно кратковременно приложить к выводу обмотки. Движение коллекторного эл. мотора начнется в одну из сторон.
После смены мест выводов пусковой обмотки направление двигателя сменится на противоположное.
Вращение двигателя можно поменять, не используя конденсатор. В этом случае после того, как рабочая обмотка будет подключена к 220 В, камень резко прокрутить в необходимую сторону.
Двигатель запустится и станок будет работать.
Не стоит использовать эл. моторы, имеющие высокую мощность. Для точильного станка вполне достаточно двигателя, который выдерживает напряжение 150-200В.
Наждачный камень должен вращаться с частотой не более 3000 оборотов в минуту. Если частота вращения будет выше, есть риск того, что точильный камень разорвется.
Если использовать такой станок дома, то специалисты рекомендуют использовать мотор с частотой 1000 оборотов в минуту.
Самодельный точильный станок необходимо обеспечить дополнительными элементами, которые защитят работающего за ним человека от пыли, частиц камня.
В качестве кожуха может выступать кусок металла, имеющий толщину около 2 мм.
Вибростол
Применив мотор от стиральной машинки автомат «Аристон», «Ардо» или другой модели, можно сконструировать вибростол.
Он пригодится, если в планах есть устройство для создания плитки. Ею можно выложить двор в своем доме, садовые дорожки.
Вибростол - конструкция несложная. Он состоит из ровной плиты, которая скреплена подвижными соединениями с основанием. Движение коллекторного мотора приводит в движение плиту.
В результате из бетона в формах выходит воздух, качество плитки улучшается.
Положение коллекторного мотора должна определять схема. Если установить эл. мотор не в то место, то стол не сможет работать правильно, качественной плитки не получится.
Бетономешалка
Двигатель от старой машинки можно использовать для создания бетономешалки. Такое изделие не подойдет для промышленных объемов, но вот для нужд собственного двора вполне приемлемо.
Чтобы стиральную машину превратить в бетономешалку, понадобится не только двигатель, но и бак.
В емкость бака активаторного типа нужно вставить две лопасти по своему внешнему виду похожими на букву «П», предварительно убрав из него стандартный «родной» активатор.
Лопасти соорудить просто. Достаточно взять стальную полосу, толщина которой около 5 мм, отрезать от нее необходимое количество, согнуть и две лопасти расположить так, чтобы они составляли прямой угол.
Когда лопасти готовы, их необходимо присоединить к баку через отверстие, где ранее был активатор.
Отверстие в баке, через которое сливалась вода, необходимо закрыть. Если все получилось сделать правильно, можно приступать к подключению двигателя.
В зависимости от того, какой объем бетона планируется замешивать, выбирается мощность двигателя. Если нужно будет замесить небольшое количество, то можно установить мотор однофазный.
Если объемы будут больше, то стоит установить эл. мотор от стиральной машинки более мощный.
Не стоит забывать и о ременной передаче, которая была в машинке. Ее рекомендуется заменить на редуктор. Он понизит обороты двигателя, в то же время обороты будут низкими.
1. Применение коллекторных двигателей в стиральных машинах
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 |
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) Чтобы в дальнейшем лучше понять как работает коллекторный двигатель, давайте рассмотрим устройство каждого из его основных узлов. |
2.1 Ротор (якорь)
 Рис.3 |
Ротор (якорь)
- вращающаяся (подвижная) часть двигателя (Рис.3)
. 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 тахогенератора. |
2.2 Статор
| Статор - неподвижная часть двигателя (Рис.4) . 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. |  Рис.4 Статор коллекторного двигателя (вид с торца) |
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.
2.3 Щётка
 Рис.5 |
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. |
| (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. |
 Рис.6 |
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.
Рис.7
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.
4. Управление коллекторным двигателем в стиральной машине
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.
Рис.9
Изменение величины питающего напряжения в зависимости от фазы поступающих импульсов управления
Таким образом можно отметить,что частота вращения ротора двигателя напрямую зависит от напряжения прикладываемого к обмоткам двигателя.
Ниже, на (Рис.10)
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.
Рис.10
Изменение направления вращения двигателя
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.
5. 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.
6. 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.