Сколько оборотов делает двигатель стиральной машины

Производительность мотора зависит от его вида. В комплектации стиралок применяют три типа:

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

Асинхронный мотор

Его устанавливали в машинах, произведённых до 2000 года. У двигателя стиральной машины-полуавтомата вращений в 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.

Коллекторный двигатель

Любимчик мастеров. Работает от постоянного и переменного электрического тока, мощность 300–800 Вт, число поворотов якоря 11 500–15 000 об/мин. Из плюсов — легко корректируется цикл без потери мощности. Минус — часто стираются щётки.

Инверторный мотор

Самый современный и экономичный вид. Преобразовывает переменный ток в постоянный. Функционирует без ременной передачи и щёток с мощностью 400–800 Вт, совершая количество поворотов от 16 000 до 20 000 в минуту.

В настоящее время коллекторный электродвигатель является оптимальным по доступности и цене вариантом для домашних мастерских. Он универсален и лёгок в управлении. Давайте рассмотрим его устройство, способы подключения и регулировки.

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.

1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.

Достоинствами данного метода являются:

• плавное регулирование;
• изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
• жесткие механические характеристики;
• экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

• жесткие механические характеристики двигателя;
• высокий КПД.

• ступенчатая регулировка;
• большой вес и габаритные размеры;
• высокая стоимость электромотора.

Регулятор оборотов

Понадобился регулятор оборотов коллекторного двигателя. Регулятор оборотов на Ардуино с поддержанием оборотов. Двигатель от стиральной машинки-автомата.

В схеме были сделаны небольшие изменения. Кое что выкинул. Некоторые компоненты заменены другими. Были добавлены 2 аналоговых входа, на них можно повесить датчик температуры и следить за температурой двигателя, и радиатора на котором сидит симистор управляющий двигателем.

Если вы выполняете кратковременные работы, то датчик температуры и не нужен. Ну а если двигатель будет много работать, то неплохо с помощью датчика, Ардуино следило за температурой, и при перегреве отключало двигатель пока тот не остынет.

На этом двигателе уже присутствует тахогенератор, но в моем случае он не работает — вышел из строя. Вместо тахогенератора буду устанавливать датчик холла. Выкидываем катушку нерабочего тахогенератора, оставляем только магнит на валу. Устанавливаю датчик холла на электродвигатель.

Схема регулятора оборотов будет содержать в себе:

• Ардуино Нано
• Блок настроек, и управления оборотами
• Силовая часть
• Датчика скорости
• Защита (реле)
• Дополнительные входы и выходы

Ардуино Нано будет контролировать и управлять силовой частью

• А0 — регулировка оборотов двигателя
• А1 — настройка минимальных оборотов двигателя
• А2 — настройка максимальных оборотов двигателя
• А3 — выход управления симистором
• А4 — дополнительный аналоговый вход (не задействован)
• А5 — выход управления реле
• А6 — дополнительный аналоговый вход (не задействован)
• А7 — разгон или плавный старт
• D2 — сигнал перехода через ноль
• D4 — дополнительный выход
• D6, D7 — тахогенератор
• D8 — датчик холла

Блок настроек, и управления оборотами

Силовая часть будет управлять двигателем. Разъем Р1 — для подключении к сети 220В. Р3 — для установки перемычки в зависимости от блока питания.

При установке блока питания с выходным напряжением 5 вольт, на разъеме Р3 нужно установить перемычку на контакты 2 и 3. При выходном напряжении блока питания 7-12 вольт перемычку устанавливаем на контакты 1 и 2.

Не забывайте, при выборе блока питания нужно учитывать, что реле питается выходным напряжением с блока питания. Поэтому выбирайте блок питания и реле на одно напряжение.

На выводы 220V0 И 220V1, подается сетевое напряжение 220 Вольт.

Схема будет питаться импульсным блоком питания с выходным напряжением 5 вольт. Импульсный блок питания, возьмём уже готовый. Так же схему можно питать от 7 до 12 вольт. На плате есть перемычка переключения напряжения 5/12v. Так же можно питать схему и зарядным от телефона, только проверьте выходное напряжение, там не должно быть выше 5 вольт.

При установки перемычки на 5 вольт напряжение поступает напрямую на шину +5 вольт. Реле надо будет установить на 5 вольт.

При установки перемычки на 12 вольт напряжение поступает на вход Ардуино Vin. В этом случае можно питать схему напряжением 7-12 вольт. но и реле должно быть на такое напряжение, какое выходит с блока питания.

Датчик скорости в двух исполнения. На тахогенераторе или на датчике холла.

Схема разрабатывалась так, что бы обороты можно было считывать с тахогенератора, уже установленные на двигателях машинок-автоматов. Разъем Р4 служит для подключения тахогенератора.

А так же при отсутствии или неисправности тахогенератора можно заменить на датчик холла.

Реле служит защитой от пробоя симистора. Когда симистор пробивает, двигатель будет выходить на максимальные обороты, и это очень опасно . А что бы этого не случилось, контроллер отслеживает частоту вращения двигателя, и при превышении установленных оборотов реле отключает двигатель. Как обороты упадут ниже нормы, реле включится. Разъем Р7 — для подключения коллекторного электродвигателя.

Дополнительные входы и выходы

Иногда к устройству охота еще что нибудь прикрутить для удобства. Здесь добавлен дополнительный выход, он сейчас на плате указан как светодиод LED1. этот выход можно использовать под свои нужды. Можно пустить этот выход для управления вентилятором охлаждения двигателя и тд.

Еще есть два дополнительных аналоговых входа, которые тоже можно задействовать как писал выше, например контролировать температуру двигателя и симистора.

Верхний слой печатной платы

В конце статьи находится архив со всеми файлами для повторения данного проекта

Настройка регулятора

Настройка не сложная, поэтапная, так же можно протестировать все узлы регулятора на правильную работу.

↑ Датчик оборотов

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.

Советы и рекомендации

Если все работы по подключению и использованию устройства по регулировке оборотов двигателя от стиральной машины осуществляются своими руками, то необходимо при выполнении работ придерживаться следующих правил:

• Осуществлять подключение проводов мотора от стиральной машины только после того, как будут правильно определено назначение каждого проводника.
• Соблюдать осторожность при работе с электрическим током. Все провода, по которым передаётся опасное для жизни напряжение, должны быть тщательно изолированы, а корпус электромотора заземлён.
• При первом включении рекомендуется использовать сетевой фильтр со встроенным предохранителем, который сработает при допущении серьёзных ошибок в электрической схеме.
• При работе самодельного или магазинного устройства не должно наблюдаться искрений, задымления или чрезмерного нагрева. Подобные явления могут указывать на неисправность устройства либо на работу контроллера при чрезмерной нагрузке.

В общем, собрать своими руками самодельный станок с регулировкой оборотов или любое другое полезное в хозяйстве устройство не составит большого труда, конечно, при условии правильного выполнения всех изложенных в этой статье рекомендаций.

Особенности использования регуляторов скорости для однофазных электродвигателей

В конструкцию частотного регулятора входит несколько элементов, обеспечивающих эффективность работы устройства, к ним относятся:

1. Встроенный конвертер интерфейсов RS485 (работает опционно);
2. Встроенный ПЛК контроллер;
3. Встроенный ПИД-регулятор (формирует сигнал для управления устройством).

К преимущественным особенностям использования регуляторов скорости относятся инновационные технологии векторного управления. Значительная энергосберегающая эффективность – это функция, которая обеспечивается в автоматическом режиме. Управление регулятором скорости можно выполнять с помощью дистанционного пульта управления, минимальное расстояние для управления 5м.

Важно: в конструкции преобразователя частоты предусмотрена возможность автоматически регулировать выходное напряжение.

Как заменить таходатчик на стиральной машине

В зависимости от марки и типа электродвигателя замену тахогенератора выполняют по разному. Но суть процесса схожа во всех случаях.

1. Снять нужную панель корпуса стиральной машины;
2. Демонтировать электродвигатель из прибора;
3. Высвободить провода таходатчика из общей колодки двигателя;
4. Убрать крепление датчика к корпусу мотора и демонтировать деталь. Магнит при его целостности;
5. Менять не обязательно, достаточно только проверить надёжность его крепления на валу;
6. Необходимо выполнить установку новой детали.

На стиральной машине Samsung и LG с прямым приводим нужно:

1. Снять заднюю крышку;
2. Выкрутить болт крепления шкива к валу;
3. Снять шкив;
4. Извлечь тахогенератор из статора мотора и заменит его новым.

Такой ремонт стиральной машины выполнить не сложно, но делать это нужно с особой внимательностью, чтобы не испортить новую деталь.