Бесщеточный двигатель в стиральной машине что это

Из-за чего возникает шум в стиральных машинах?

Источниками шума являются все движущиеся части стиральной машины, причем не только ее двигатель, помпа, подшипники и ремень, но также вода и само стирающееся белье. Шумят, на самом деле, почти все элементы, на которые распространяется при стирке и при отжиме белья вибрация – бак, верхняя крышка, корпус, даже стены и пол в ванной комнате. Шум при работе полностью отсутствовал бы, не будь вибрации.

По звуку, издаваемому стиральной машиной, легко определить, заливает ли она воду, стирает либо отжимает белье. В первом, а также втором случаях большие вибрации отсутствуют, слышен лишь шум самого двигателя либо помпы. Во время же отжима все элементы стиральной машин подвергаются интенсивной «тряске», поэтому дребезжать либо гудеть может, практически, любая ее деталь.

Разновидности двигателей

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

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

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

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

К сведению! Потребляемая мощность двигателя при стирке и отжиме различна. Данный показатель производитель двигателей пишет только на самом двигателе, в инструкции к машине вы этих цифр не найдете.

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

Зависимость энергопотребления от мощности

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

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

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

От мощности двигателя стиральной машины зависит и максимальное количество оборотов при отжиме.

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

Мощность моторов разных моделей стиральных машин

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

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

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

Общие неисправности

Если выше мы рассмотрели различия, обусловленные разным типом привода барабана и как следствие — разные причины поломок, то дальнейший список причин остановки барабана является общим для стиральных машин обоих типов. Рассмотрим их по порядку.

Заклинивание барабана

Механическое заклинивание, как правило, вследствие попадания постороннего предмета между барабаном и баком — это такая же распространенная проблема, как и обрыв приводного ремня. Но если ремень рвется неизбежно в силу естественного износа и старения, то в данном случае причина — это халатность владельца, не проверившего карманы одежды, и обернется она часто достаточно трудоемким снятием барабана. Определить механическое заклинивание барабана нетрудно, достаточно попробовать провернуть его вручную.

На стиральных машинах с верхней загрузкой барабан имеет специальную загрузочную дверцу, которая перед запуском программы стирки должна быть зафиксирована в закрытом положении. При поломке замка дверца раскроется под действием центробежной силы и заклинит барабан, что вы сразу увидите, подняв крышку машины.

Крайне редко причиной остановки барабана является разрушение подшипника его оси. Да, нагрузка на этот узел весьма велика, а неизбежный дисбаланс загруженного барабана лишь ускоряет износ подшипника, но он отметит это еще на ранних стадиях износа — протечкой воды через уплотнение из-за появляющихся люфтов и перекоса оси, а также повышенной шумностью при вращении.

Именно на состояние подшипника нужно обратить пристальное внимание, обнаружив подтекание воды, особенно, если у вас стиральная машина с прямым приводом.

Обрывы, изломы проводки питания электродвигателя

Условно отнесем сюда же и неисправности его собственных обмоток. Данная неисправность легко определяется не только по отсутствию шума электродвигателя при включении программы стирки, но и на многих машинах индицируется как ошибка. Например, стиральные машины марки Samsung втаком случае отображают ошибку 8E, в то время как для машин Zanussi соответствующим кодом будет E38.

Основная причина повреждения проводки питания электромотора — это ее излом в месте перегиба, вызванный вибрацией при работе, и в этом плане наиболее вредна длительная стирка с большим дисбалансом на высоких оборотах.

Обесточив машину и сняв заднюю крышку, по очереди проверьте соединительные разъемы жгута со стороны мотора и платы управления, а также визуально — целостность проводки. Если не обнаружено ни разомкнутых или окисленных разъемов, ни обломанных проводов (а, несмотря на кажущуюся гибкость, излом провода под действием вибрации — вещь нередкая), для дальнейшей диагностики вам потребуется мультиметр и электросхема данной стиральной машины, чтобы определить, каким контактам разъема соответствуют обмотки электродвигателя и подается ли на них напряжение.

В случае, если напряжение на электродвигатель подается без проблем, проверьте сопротивление его обмоток — там гарантированно найдется обрыв, если в стиральной машине применен асинхронный бесщеточный двигатель. Причиной же остановки синхронного электромотора наиболее часто становится износ щеточного узла или ламелей коллектора — это можно определить визуально после демонтажа двигателя.

Неисправность симистора управления

Электронная система управления не только включает и выключает электропривод барабана, но и управляет его оборотами в зависимости от выбранного режима стирки. В большинстве случаев для коммутации обмоток двигателя используется симистор — мощный полупроводниковый ключ двусторонней проводимости, позволяющий коммутировать переменный ток.

Отказ этого элемента однозначно определяется платой управления и индицируется как ошибка с соответствующим кодом. Если же стиральная машина не имеет возможности индикации ошибок, неисправность симистора определяется по отсутствию напряжения на его выходе при попытке включить режим стирки.

Естественное старение редко становится причиной отказа симистора — значительно чаще это вызвано перегрузкой стиральной машины (ток, потребляемый электродвигателем, имеет наибольшее значение в момент его включения и уменьшается до номинального по мерераскрутки барабана. Чем больше нагрузка и больше время раскрутки, тем дольше симистор работает на повышенном токе).

Электродвигатель заблокирован электроникой

В случае, если неисправность не связана непосредственно с цепями электромотора, блокировка барабана может быть инициирована самим блоком управления после обнаружения другой неисправности, что будет при возможности также отображено в виде ошибки. Возможных причин много, наиболее общие из них:

После подачи питания на электромотор не были получены сигналы от встроенного в него тахогенератора, и блок управления не может определить, вращается ли вал электромотора;

Не обнаружены колебания уровня воды при включении электродвигателя — обнаружение этих колебаний датчиком уровня используется на машинах Zanussi для проверки вращения барабана, при отсутствии изменения сигнала датчика питание электромотора отключается. Но, если неисправен сам датчик, будет отключен и исправный мотор;

Не получена информация о наполнении бака (нет подачи воды, неисправно реле давления);

Определить принудительную блокировку барабана можно не только по индикации ошибки, но и на слух. Отсутствие привычного шума во время наполнения бака явно покажет, что отказ барабана вращаться связан с незаполненным баком. Если же вращение началось и тут же было остановлено — следует проверить системы обратной связи (тахогенератор, датчик уровня воды).

Итак, мы рассмотрели основные причины, с которыми может быть связана остановка стиральной машины. В первую очередь это необходимо для того, чтобы вы трезво оценили, сможете ли устранить проблему своими силами (если, например, все признаки указывают на слетевший ремень), или потребуется обращение в сервисный центр.

Помните, что ряд проверок электрических цепей проводится под напряжением, а в условиях повышенной влажности это весьма опасно для новичка.

При подозрениях на неисправность, для подтверждения и устранения которой потребуются специальные навыки (например, сможете ли вы найти расположение симистора управления электродвигателем, проверить и заменить его?) лучше обратитесь к профессионалам.

Примеры моделей стиральных машин с инверторным мотором

Инверторные машины не обязательно дорогие. В интернет-магазине ТехноБаза можно подобрать модели разной ценовой категории. Калининградцы часто покупают немецкие стиральные машины проверенного временем бренда Bosch. Например, Bosch WLW24L40OE на сайте ТехноБазы появилась недавно, но уже привлекла внимание покупателей объемным барабаном (55 л), подходящим для загрузки 8 кг белья и полным набором полезных опций, например, системами защиты от детей и протечек.

Более доступная по цене Siemens WH 22A2W1OE с загрузкой 7 кг белья тоже пользуется спросом, в том числе, благодаря новому iQdrive-бесщеточному двигателю с 10-ти летней гарантией от продавца.

Проверка коллекторного электродвигателя

Если в вашей стиральной машине стоит коллекторный мотор, его можно как минимум, проверить самостоятельно.

О неисправности мотора говорит любая проблема с барабаном. Чаще он не вращается во время стирки, отжима, полоскания или не выходит на должную мощность. Также неисправный мотор чрезмерно шумит, гудит, греется(температура превышает 80?).

Чтобы извлечь мотор из стиральной машины, нужно:

1. Отключить агрегат от сети.
2. Снять заднюю (в некоторых моделях и боковую) крышку корпуса.
3. Снять приводной ремень.
4. Открутить крепежные болты, удерживающие мотор.
5. Разъединить клеммы на питающих двигатель проводах.

Чтобы протестировать работу электродвигателя, нужно:

1. Соединить обмотки статора и ротора.
2. К оставшимся разъемам подключить источник тока (220 Вольт).

Двигатель должен начать вращаться и шуметь, щетки могут заискриться.

Чем больше искр и чем меньше по размеру щетки(они могут также иметь сколы и трещины), тем скорее их нужно менять на аналогичные новые.

По степени шумности мотора, а также мультиметром определяется все ли в порядке с обмоткой ротора и статора.

Межвитковое короткое замыкание ротора диагностируется так:

1. Щупами мультиметра в режиме омметра последовательно прикасаются к соседним ламелями.
2. Смотрят на расхождение по сопротивлению. Оно не должно превышать 0,4 Ом.

Аналогично проверяется статор.

Чтобы осмотреть коллектор и проверить не износились ли ламели , нужно извлечь ротор из электродвигателя. Вышедшие из строя ламели:

• отслоенные,
• с “заусенцами”,
• имеют обрыв проводящего контакта.

Бюджетные стиральные машинки

Бюджетные приборы, например, стиральная машина Whirlpool , могут работать десятилетиями при должном уходе. Еще один плюс недорогой техники — большое количество запасных частей, аксессуаров и развитая сеть сервисных центров. Так что даже если ваша помощница вышла из строя, это ненадолго.

В топе продаж прошлого года — следующие модели:

Whirlpool TDLR 60810 — вертикальная загрузка, стальной барабан на 6 кг и 14 программ, не считая дополнительных функций и возможностей, например, Fresch Care, которая не позволяет белью залежаться.

Представленная в списке стиральная машина Candy имеет не самый хороший показатель энергоэффективности — всего А. Зато ею можно управлять через мобильное приложение, если ваш смартфон поддерживает технологию NFC.

На момент написания Whirlpool TDLR 60810 нет в наличии, но имеется ее полный аналог большей вместимости TDLR 70110 .

Что касается стиральной машины Beko , то имеются два аналога по функциям и объему — RGS 585P1 BSW (загрузка 5 кг) и тихая RGE 64P1 BWW на 6 кг белья. По стоимости они примерно одинаковы, идентичен набор программ и количество оборотов — 1000 максимум.

Бесщеточные шуруповерты: чем они лучше обычных

Бесщеточные моторы известны с 1960-х годов, но только в 2004 году они «перекочевали» с промышленных двигателей на ручной электроинструмент (пионером стала компания Makita, наладившая выпуск таких дрелей для аэрокосмической отрасли). Еще пару лет спустя первые шуруповерты Festool с бесщеточными двигателями поступили в свободную продажу. А сейчас уже практически невозможно найти приличного производителя электроинструмента, у которого в каталоге продукции не было бы пары десятков устройств, оснащенных моторами, не имеющими щеток. Чем же они так хороши? В этой статье мы попробуем разобраться, в чем заключаются преимущества и недостатки бесщеточных двигателей, и есть ли смысл за них доплачивать.

Конструкция и принцип работы двигателя электроинструмента

Начнем с небольшого экскурса в школьный курс физики и вспомним принцип работы простейшего электромотора традиционной конструкции. Основными деталями классического коллекторного двигателя постоянного тока являются:

• статор (индуктор) — это неподвижная деталь в виде кольца из постоянных магнитов либо стального цилиндра, на котором находятся обмотки главных и добавочных полюсов (они выполняют функции электромагнитов, которые создают магнитный поток);
• ротор (якорь) — это вращающаяся деталь в виде «барабана» с сердечником из ферромагнитного материала. В его пазах уложены секции медной обмотки;
• коллектор — это цилиндр, собранный из множества изолированных друг от друга медных пластинок, количество которых соответствует числу секций на роторе;
• щетки — это небольшие детали, сделанные из графита. Они подключены к электроцепи и подпружинены, чтобы обеспечить постоянный и плотный скользящий контакт с коллектором.

Устройство коллекторного двигателя.

При включении двигателя ток через щетки поступает на коллектор, а оттуда — на обмотку якоря. При протекании тока через обмотку возникает магнитное поле. Взаимодействуя с постоянным магнитным полем, которое создает статор, ротор вращается за счет того, что одноименные полюса отталкиваются, а разноименные — притягиваются друг к другу. При вращении коллектора, который закреплен на одном валу с якорем, щетки «перескакивают» с одной контактной площадки на другую. При этом меняется направление тока в обмотках ротора, разноименные полюса становятся одноименными, они снова отталкиваются друг от друга — и вращение продолжается. Таким образом, коллектор — это один из самых важных узлов коллекторного (щеточного) двигателя, потому что он выполняет сразу две важные функции: преобразует постоянный ток в переменный и одновременно является датчиком поворота вала.

Двигатели данной конструкции относительно простые и дешевые. Но коллекторно-щеточный узел — это источник потенциальных проблем. Трение между деталями и постоянное замыкание-размыкание пластинчатых контактов приводят к быстрому износу щеток, искрению на контактах и чрезмерному нагреву двигателя.

Разница между бесщеточными двигателями и обычными моторами

Вентильные (бесщеточные, бесколлекторные) двигатели работают по тем же физическим принципам, но устроены иначе. Они являются словно бы «вывернутой наизнанку» версией коллекторных моторов: магниты установлены на роторе, а обмотка — на неподвижном статоре. Таким образом, можно просто припаять провода питания к обмотке и избавиться от щеток вместе со всеми их недостатками.

Устройство бесщеточного двигателя.

Если у коллекторного двигателя переключение направления тока производится механически (при «перескакивании» щетки с одной контактной пластины на следующую), то в вентильном моторе этим занимается электроника. Получая сигналы от датчика (оптического, магнитного или основанного на эффекте Холла), который «считывает» угол поворота ротора, электроника своевременно переключает полюса, изменяя направление тока. То есть, комплекс из датчика и управляющей платы выполняет функции коллектора, но без механических и электрических потерь за счет отсутствия физического контакта между подвижной и неподвижной частями электромотора.

Преимущества бесщеточных двигателей в теории

Зная, как устроены оба вида электромоторов, и в чем заключается разница между коллекторными и бесщеточными двигателями, можно сделать выводы об их преимуществах и недостатках.

• меньше по размеру — отсутствие коллектора позволяет сократить длину двигателя (при примерно одинаковом диаметре) и уменьшить его вес;
• более надежные — механический износ отсутствует практически полностью, а абразивная пыль, попадающая внутрь корпуса, не так вредна из-за отсутствия коллекторно-щеточного узла;
• меньше греются — при работе выделяется значительно меньше тепла благодаря существенному уменьшению потерь на трение;
• более энергоэффективные — электрические потери на коммутацию снижены в разы за счет замены коллектора и щеток на электронные ключи. Коэффициент полезного действия у бесщеточного двигателя достигает 80% – 90% (по сравнению с 65% – 75% у коллекторного мотора);
• лучше переносят короткие перегрузки — при работе под большой нагрузкой остается некоторый «запас прочности», позволяющий на короткое время повысить напряжение в цепи и увеличить тепловыделение от обмоток без вреда для мотора.

Преимущества бесщеточного инструмента на практике

Описанные выше теоретические преимущества на практике дают потрясающий результат. Шуруповерты с бесщеточными двигателями:

• меньше и легче — разница в размерах и весе двигателей позволяет производителям выпускать легкие и компактные устройства, которые значительно удобнее в работе;
• более мощный и оборотистый — замена механических узлов на электронные системы управления позволяет более эффективно расходовать энергию и гибче управлять характеристиками мотора;
• дольше работает на одной зарядке — аккумуляторные шуруповерты с бесщеточными двигателями работают от батареи на 30% – 50% дольше, чем устройства с традиционными электромоторами;
• не перегревается — незначительное тепловыделение от вентильного двигателя позволяет делать меньше пауз во время работы для охлаждения инструмента;
• работает тише и плавнее — трение в коллекторно-щеточном узле неизбежно вызывает шум и повышенную вибрацию, а бесщеточные моторы лишены этого изъяна;
• не искрит — шуруповерты с вентильными двигателями можно использовать при работе рядом с топливными емкостями или кислородными баллонами;
• требует меньше обслуживания — о проблемах, связанных с подбором, покупкой и заменой графитовых щеток, можно полностью забыть;
• реже выходит из строя — отсутствие пары трения «щетка-коллектор», способность переносить высокие нагрузки и стойкость к воздействию пыли значительно повышают надежность электроинструмента и существенно увеличивают срок его службы.

Наглядно о разнице между бесщеточными двигателями и обычными:

Почему бесщеточный инструмент такой дорогой

Так почему же бесщеточный шуруповерт стоит значительно дороже, чем аналогичные устройства с двигателями традиционной конструкции? Тому есть несколько веских причин. Высокая цена обусловлена наличием нескольких дорогостоящих деталей и элементов.

• Мощные неодимовые магниты, необходимые для создания компактных роторов бесщеточных двигателей, весьма дороги. Они изготавливаются по сложному технологическому процессу путем спекания недешевых редкоземельных элементов.
• Требования к качеству датчиков очень высокие. Они должны быть сверхнадежными и максимально точными, чтобы включать и выключать подачу тока синхронно с движением магнитов, которые находятся на роторе, вращающемся с огромной скоростью.
• Электроника, способная управлять бесщеточным двигателем, на порядок дороже, чем аналогичные модули коллекторных моторов. Грубо говоря, работой бесщеточного шуруповерта управляет не примитивная плата, а почти что микропроцессор, который постоянно отслеживает множество параметров и на лету их изменяет, в зависимости от того, какая задача является наиболее приоритетной в данный момент (максимальные мощность и момент на валу, оптимальное потребление энергии АКБ или защита от перегрузки).

Совокупность перечисленных факторов и является той причиной, почему бесщеточный инструмент такой дорогой.

Но у столь сложной и высокотехнологичной конструкции есть и «побочный эффект». Бесщеточный инструмент дорогой не только в производстве, но и в ремонте. В случае повреждения или выхода из строя основные детали бесколлекторного двигателя (якорь и электронные платы) меняются только целыми узлами в сборе. Поэтому ремонт бесщеточного инструмента нередко «влетает в копеечку».

Стоит ли покупать инструмент с бесщеточным двигателем?

В заключение можно сделать вывод, что бесщеточный двигатель — это не маркетинговая уловка, а реальное преимущество. Но приобретение инструмента с таким мотором целесообразно не всегда.

Если вы планируете купить аккумуляторный инструмент профессионального класса, то стоит присмотреться к бесщеточным устройствам. Несмотря на разницу в цене, покупка будет оправданной, поскольку шуруповерты, болгарки, дрели, реноваторы и другая техника, оснащенная современными бесколлекторными моторами, служат дольше и не так быстро «убивают» дорогостоящие аккумуляторы .

А вот при выборе инструмента хобби-класса переплачивать за «новомодный» двигатель пока что нет смысла. При эпизодическом использовании и работе в неспешном темпе дома или на даче разница в характеристиках между бесщеточными шуруповертами и обычными будет далеко не столь заметна.