Как работает мотор стиральной машины
Как работает автоматическая стиральная машина
Содержание
Содержание
Проблема стирки сейчас решается довольно просто. Пользователь загружает белье в барабан, нажимает несколько кнопок на панели управления автоматической стиральной машины и запасается терпением. На этом участие человека заканчивается. Дальше все сделает автоматика. В материале «разберем» автоматическую стиральную машину на компоненты и посмотрим, какой за что отвечает.
Современные автоматические стиральные машины управляются микропроцессором, дающим команду начала следующего этапа, опираясь на показания датчиков. Если машинка при выполнении программы должна нагреть воду до 40 ° С, то она сначала сделает это, а затем приступит к выполнению следующего этапа.
Алгоритм работы автоматической стиральной машины
Автоматическая стиральная машина совершает полный цикл стирки белья. Стандартную программу можно разделить на несколько этапов:
Программы многих стиральных машин позволяют добавить дополнительный цикл полоскания, который необходим при стирке вещей аллергиков и детской одежды.
3. Отжим. Влага из волокон ткани удаляется примерно до 20–25 % в зависимости от того, сколько оборотов в минуту было настроено.
У разных производителей и в разных программах стирки этапы могут дополняться вспомогательными процедурами, например, предварительная стирка, или наоборот — исключаться, например, отжим в режиме стирки деликатных тканей, вместо которого вода просто сливается. Многие стиралки позволяют настроить отдельные параметры, такие как температура нагрева воды или скорость вращения барабана при отжиме.
Устройство автоматической стиральной машины
Несмотря на большое разнообразие моделей от различных производителей, устройство автоматических стиральных машин практически одинаково и мало чем отличается друг от друга.
Плата управления
«Мозговой» центр любой стиральной машины — электронная плата. Именно она управляет всеми процессами, происходящими в машине во время стирки. Именно к ней «стекаются» все параметры и показания датчиков, и именно от нее поступают команды исполнительным механизмам машины. В зависимости от исполнения модуль электроники может быть разделен на две отдельные платы: силовую и управляющую, либо собран в едином корпусе.
Именно в плате управления «зашиты» программы стирки, управляющие алгоритмы, позволяющие вносить коррективы в предустановленные программы и протоколы безопасности, отвечающие за адекватное использование стирального автомата.
Электромагнитный клапан
Правильное название этого узла — клапан электромагнитный наливной (КЭН). Он отвечает за подачу воды в стиральную машину. Представляет собой обычный электромагнит, управляемый сигналами с электронной платы. В нормальном состоянии клапан закрыт и препятствует попаданию воды в бак машины. При получении сигнала на обмотку электромагнита подается напряжение, сердечник втягивается и открывает путь для поступления воды, которая направляется в загрузочный лоток для моющих средств и вымывает их в бак.
Как правило, КЭН содержит в своем составе два или три электромагнита, открытие которых обеспечивает протекание воды через различные отсеки лотка для моющих средств и вымывание их внутрь стирального агрегата.
Бак и барабан
Конструктивно бак и барабан автоматической стиральной машины — это единое целое. Изготовленный из нержавеющей стали барабан вмонтирован в прочную «скорлупу» бака.
В баке происходит подготовка моющего раствора и его нагрев до нужной для стирки температуры. За нагрев воды отвечает электрический ТЭН, установленный в нижней части бака.
Баки современных стиральных агрегатов обычно выполнены из прочного пластика. Он довольно крепок, хорошо сохраняет тепло, стоек к коррозии и имеет малый вес. Барабан стиральной машины изготавливают из нержавеющей стали. Для лучшего контакта белья с водой во время стирки и отвода влаги при отжиме стенки барабана делают перфорированными, через отверстия вода беспрепятственно циркулирует в узле.
Эффективность стирки заключается в механическом воздействии на белье. Именно поэтому на этапе стирки бак машины заполняется по минимуму, чтобы вода не амортизировала удары белья о поверхность барабана.
Некоторые производители для усиления механического воздействия на белье делают поверхность барабана не гладкой,
а с гранями и ребрами.
В процессе стирки барабан вращается то в одну, то в другую сторону со скоростью примерно 50 об/мин. При отжиме барабан способен раскручиваться до 1600 об/мин — у разных моделей разный порог.
Для получения хорошо отжатого белья, вполне достаточно
1000–1200 об/мин.
Для компенсации вибраций, возникающих в процессе работы барабана, бак устанавливают в корпусе на пружинных подвесах и амортизационных стойках, а также увеличивают его массу путем крепления на узел довольно увесистых грузов из бетона или искусственного камня.
Электродвигатель
Барабана вращается с помощью электродвигателя. Существует два типа конструкций привода:
1. Вращение барабана посредством ременной передачи.
2. Прямой привод барабана, при котором и двигатель, и барабан закреплены на одном валу.
Электромоторы бывают коллекторные и инверторные. Для стирки тип электромотора не играет определяющей роли. Его задача — просто вращать барабан в ту или иную сторону. А вот на эксплуатационные расходы тип электромотора оказывает существенное влияние.
У инверторных моторов выше КПД и они более экономичны, что снижает расходы на электроэнергию и повышает энергетическую эффективность стиральной машины. Но они дороже, поскольку имеют более сложную схему управления.
Прессостат
Уровень поступающей в бак воды отслеживает датчик уровня — прессостат. Это пневматический датчик, который по давлению воздуха в компрессионной камере бака стиральной машины определяет уровень заполнения бака водой.
Внутри корпуса устройства находится воздушная камера, отделенная от контактной группы резиновой мембраной. Прессостат соединен герметичной воздушной трубкой с компрессионной камерой бака. При заполнении бака водой воздух из него вытесняется и создает давление в воздушной камере прессостата, из-за этого мембрана изгибается и замыкает электрические контакты. Полученный сигнал «дает знать» плате управления, что бак заполнен до нужного уровня и пора наливному клапану перекрыть подачу воды.
Выше описан алгоритм работы механического датчика. В современных стиралках чаще можно встретить электронные. Их конструкция также имеет воздушную камеру и мембрану. Однако мембрана замыкает не контакты, а давит на ферритовый сердечник, погружая его в катушку индуктивности, расположенную в корпусе устройства. В зависимости от давления воздуха в системе магнитный сердечник погружается в катушку на различную глубину.
В корпусе электронного прессостата собран простейший генератор колебаний, который в зависимости от глубины погружения магнита в катушку подает сигнал определенной частоты. По пороговым значениям частоты, таблица которых «зашита» в управляющую программу, плата управления отслеживает уровень заполнения бака водой и отдает соответствующие команды исполнительным узлам.
На различных этапах стирки нужны различные уровни воды в баке. При стирке белья в моющем растворе жидкости должно быть не много, чтобы обеспечить механическое воздействие на ткани, а при полоскании — воды нужно значительно больше, чтобы вымыть из волокон все остатки моющего средства. Для этих целей в конструкции механических прессостатов используют двухкамерную схему с двумя парами контактов. При использовании электронных прессостатов — добавляют еще одно пороговое значение частоты в управляющую программу. И в первом и во втором случаях сигналы обрабатываются платой управления в зависимости от выполняемого этапа стирки.
Для исключения ложных срабатываний датчика, возможных при изменении давления в компрессионной камере при вращении барабана, в штуцере прессостата есть дросселирующее отверстие, диаметр которого меньше диаметра подключаемого воздушного шланга.
Сливной насос
Сливная помпа служит для удаления воды из стиральной машинки после завершения этапов стирки. Насос установлен в магистрали отвода воды в канализацию. Он представляет собой обычный центробежный насос, состоящий из небольшого электродвигателя, на валу которого закреплена крыльчатка.
Устройство блокировки люка
Устройство относится к системе безопасности стиральной машины. Оно исключает открытие люка стирального автомата во время стирки. После запуска программы первое, что сделает плата управления — проверит, закрыт ли загрузочный люк. Если нет — стирка не начнется.
После завершения программы люк остается закрытым еще какое-то время, необходимое для остывания биметаллической пластины, изгиб которой блокирует механизм замка. Как правило, временной интервал разблокировки составляет 1–3 минуты.
В следующем видео наглядно показан алгоритм работы основных узлов автоматической стиральной машины.
Коллекторный двигатель
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 Конструкция коллекторного двигателя стиральной машины
Чтобы в дальнейшем лучше понять как работает коллекторный двигатель, давайте рассмотрим устройство каждого из его основных узлов.
3. Ротор (якорь)
4. Статор
5. Щётка
6.Тахогенератор
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
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.
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
10. Неисправности коллекторных двигателей
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.
Как проверить двигатель стиральной машины
Если стиральная машина перестала работать, причина может быть в неисправности двигателя. Прежде чем покупать новую деталь, нужно провести проверку мотора СМА и установить причину его поломки. В большинстве случаев его можно починить.
В статье рассмотрим, какие виды двигателей бывают и в чем особенность их проверки своими руками.
Как работает двигатель стиральной машины: разновидности
Перед проведением диагностики вы должны понимать, какой тип мотора находится в вашей стиральной машине и как он работает. Различают три основных типа: асинхронный, коллекторный и инверторный двигатель центрифуги стиральной машины-автомат и полуавтомат.
Как проверить исправность двигателя своими руками
Поскольку сегодня используются только коллекторные и инверторные моторы, рассмотрим пути диагностики на их примере.
Прямоприводной тип
Проверить его исправность в домашних условиях сложно. Можно использовать системное тестирование, если оно предусмотрено в вашей модели стиралки. Также самодиагностика может выдавать код неисправности на дисплее машины. Расшифровав код, вы поймете, в чем проблема и стоит ли обращаться в мастерскую.
Если вы все-таки решите снять двигатель, делайте это правильно:
Можно начинать осмотр и проверить работоспособность двигателя.
Коллекторный тип
Существует несколько способов проверки коллекторного двигателя. Но сначала достаньте мотор из корпуса:
Приступите к диагностике. Соедините провода обмотки статора и ротора, как указано на схеме ниже. Затем подключите обмотку к электричеству 220 Вольт. Если ротор начал вращаться, считается, что прибор исправен.
В данном методе есть недостатки. Во-первых, вы не сможете точно подтвердить функциональность двигателя, особенно как он будет работать в разных режимах. Во-вторых, прямое подключение грозит испортить мотор, если его замкнет.
Исходя из сказанного выше, в данную схему можно включать балласт, который служит защитой. В качестве балласта можно использовать ТЭН от стиралки. Подключение согласно схеме:
В таком случае при замыкании элемент начнет нагреваться, защищая двигатель от сгорания.
Поскольку коллекторный мотор состоит из нескольких элементов, их все нужно проверить.
Электрические щетки
По бокам корпуса мотора находятся две щетки. Поскольку выполняются они из мягкого материала, со временем они стирается. Достаньте щетки из корпуса и, если они изношены, установите новые детали.
Узнать, что со щетками проблема, можно при подключении двигателя. Если вы соединили его проводку с сетью, а при вращении он начал искрить, значит, дело в электрощетках.
Купить новые элементы вы можете в магазине, показав старые щетки либо назвав модель машины.
Проблема в ламелях
Через ламели посредством щеток передается электричество к ротору. Поскольку ламели крепятся на клей к валу, при заклинивании мотора они могут отслаиваться. С небольшими отслоениями можно справиться при помощи токарного станка, проточив коллекторы. Стружка тщательно вычищается мелкой шкуркой.
При осмотре ламелей обращайте внимание на отслоения и заусенцы, которые указывают на неполадки в работе.
Обмотки ротора и статора
При проблемах с обмоткой двигатель СМА становится менее мощным, либо вообще прекращает работать. Происходит это потому, что в обмотках возникает замыкание, мотор сильно перегревается и срабатывает термистор, который отключает его для безопасности.
Проверить обмотки можно мультиметром. Настройте его в режим измерения сопротивления. Прикладывайте щупы мультиметра к ламели, как показано на картинке. В норме показатели должны быть от 20 до 200 Ом. Если сопротивление меньше – это замыкание. Если больше – обрыв обмотки.
Чтобы проверить статор, включите на мультиметре режим зуммера и по очереди прикладывайте щупы к концам проводки. Если прибор молчит, не издавая сигнала, значит, все в порядке.
Чтобы найти место замыкания, один щуп мультиметра подсоедините к проводке, другой к корпусу. В норме не должно быть никаких звуков.
Если вы нашли поломку, не пытайтесь проводить самостоятельный ремонт. Для этого нужно заново создавать обмотку. В данном случае проще заменить электродвигатель.
Как видно, проверить двигатель своими руками несложно. В некоторых случаях вы сможете самостоятельно отремонтировать двигатель или обратиться в сервисный центр.