Чтобы эффективно контролировать скорость вращения барабана стиральной машины, микроконтроллеру необходимо предварительно определить эту скорость. Для достижения данной цели он считает количество оборотов двигателя за заданный временной интервал, используя тахометр, установленный на валу двигателя.
Подключение электродвигателя от стиральной машины автомат
Со временем стиральные машины теряют свою функциональность и выходят из строя. Каждый практичный человек, столкнувшийся с этой проблемой, может задаться вопросом: «Что же можно сделать с двигателем от стиральной машины?» Это связано с тем, что данные электродвигатели обладают высокой скоростью вращения и могут показаться совершенно бесполезными в повседневной жизни.
Тем не менее, не спешите избавляться от этого устройства!
С помощью регуляторов оборотов, которые поддерживают мощность, открывается огромный потенциал для использования этого мотора. Давайте детально рассмотрим процесс подключения коллекторного электродвигателя от стиральной машины автомат при помощи платы регулирования оборотов, не теряя мощности.
Схема подключения электродвигателя стиральной машины автомат
Перед тем как подключить электродвигатель к плате регулятора или напрямую к сети, важно разобраться с проводами, которые имеются у него. Для этого понадобится мультиметр. Двигатель обычно имеет три (иногда четыре) группы контактов:
- Обмотка электродвигателя (может состоять из двух или трёх выводов с центральной точкой);
- Щётки электродвигателя (две провода);
- Таходатчик (два провода);
- Термопара (два провода), которая может отсутствовать на некоторых моделях (на рисунке она не указана).
1. Сначала необходимо выявить провода таходатчика. Как правило, они имеют значительно меньшее сечение и при проверке мультиметром могут показать сопротивление или звенеть с использованием «перезвона». Таходатчик располагается на задней части электродвигателя (относительно шкива), из которой выходят его провода.
2. Щётки определяются путём последовательного прозвонки проводов. Два провода должны звенеть между собой, а также должны звенеть с коллектором электродвигателя.
3. Обмотка может иметь два или три вывода проводов. Их расположение можно определить также путем последовательного прозвонки. Если у вас три вывода (с центральной точкой), необходимо измерить их сопротивление между собой. Два из них должны демонстрировать большее сопротивление, а третий — меньшее. Если вам удастся выбрать обмотку с большим сопротивлением, вы получите меньшее количество оборотов, но больший крутящий момент. Напротив, обмотка с меньшим сопротивлением будет обеспечивать больше оборотов, но и меньший крутящий момент.
4. Провода термопары обычно окрашены в белый цвет и имеют два вывода. В данном случае они использываться не будут (на рисунке они не указаны!).
Теперь, после того как все провода найдены, произвольно соедините один провод от щеток с одним из проводов выбранной обмотки. Оставшиеся два провода (от щеток и обмотки) подключите к сети 220В. Если вы хотите изменить направление вращения ротора, вам нужно поменять местами концы соединения проводов щеток и обмотки между собой.
После того как вы удостоверились в правильности работы электродвигателя от сети, его следует подключить к плате. Для этого на обратной стороне платы, под тремя клеммами находятся буквенные обозначения: «АС», «М», «Т».
«АС» — это клемма, к которой подключается сетевое питание 220В. «М» — обозначает клемму, к которой подключается мотор, используйте те проводки, которые ранее подключались к сети. «Т» — клемма, к которой подключаются провода таходатчика.
Виды
Асинхронный
Асинхронные двигатели состоят из двух компонентов: неподвижного элемента (статора), который служит несущей конструкцией и магнитопроводом, и вращающегося ротора, который приводит в движение барабан. Двигатель вращается благодаря взаимодействию переменного магнитного поля статора и ротора. Данный тип устройства называется асинхронным, так как он не может достигнуть синхронной скорости вращения магнитного поля, а сравнивается с ним, как бы пытаясь его догнать. 
Асинхронные двигатели доступны в двух версиях: двухфазные и трехфазные. Двухфазные образцы на сегодняшнее время встречаются крайне редко, поскольку производство подобных устройств практически прекратилось на рубеже третьего тысячелетия. Уязвимость таких двигателей заключается в ослаблении вращающего момента, что может проявляться в нарушении траектории движения барабана — он может покачиваться, не завершая полный оборот. 
Несомненными преимуществами асинхронных двигателей являются простота конструкции и легкость в обслуживании, что, в свою очередь, сводится к своевременной смазке мотора и замене вышедших из строя подшипников. Асинхронные двигатели работают тихо и имеют низкую стоимость. Минусом является их крупный размер и низкий коэффициент полезного действия (КПД). Такие двигатели обычно устанавливаются в простые и недорогие модели стиральных машин, которые не отличаются высокой мощностью.
Коллекторный
Коллекторные моторы заменили двухфазные асинхронные устройства. Примерно 75% бытовых приборов укомплектованы моторами этого типа. Основной особенностью этих двигателей является способность работать как от переменного, так и от постоянного тока. Чтобы понять принцип работы коллекторного двигателя, рассмотрим его устройство в кратком описании. Коллектор представляет собой медный барабан, разделённый на равномерные участки (секции) с изолирующими перегородками. Места, где контакты этих секций взаимодействуют с внешними электрическими цепями (в электрике используются термины «выводы»), расположены диаметрально, на противоположных сторонах колектора. С выводами коллектор соприкасается посредством щеток — скользящих контактов, обеспечивающих связь с мотором. Когда какая-либо секция запитывается, в катушке появляется магнитное поле. При прямом подключении статора и ротора это магнитное поле заставляет вал двигателя вращаться по часовой стрелке. Это происходит из-за взаимодействия зарядов: одинаковые заряды отталкиваются, а разные — притягиваются (можно вспомнить о поведении стандартных магнитов). Щетки постепенно передвигаются из одной секции к другой, и этот процесс продолжается до тех пор, пока в сети есть напряжение. Чтобы изменить направление вращения вала на противчасовой, необходимо изменить распределение зарядов на роторе путем поворота щеток в противоположном направлении, то есть в направлении статора. Для этого часто используются миниатюрные электромагнитные пускатели (силовые реле).
Инверторный (бесколлекторный)
Инверторные двигатели представляют собой моторы с прямым приводом. Это изобретение появилось чуть больше 10 лет назад. Разработанное известным корейским концерном, оно быстро стало популярным благодаря своей долговечности, надежности, стойкости к износу и компактным размерам. Компоненты этого типа двигателя также включают ротор и статор. Однако основное отличие заключается в том, что мотор прикреплён к барабану напрямую, без использования вспомогательных соединительных элементов, которые часто выходят из термина. 
Среди неоспоримых достоинств инверторных двигателей — простота конструкции, отсутствие деталей, подверженных быстрому износу, удобное расположение в корпусе стиральной машины, низкий уровень шума и вибраций, компактные размеры. Основным недостатком данного типа мотора является высокая стоимость, так как их производство требует значительных затрат и трудозатрат. 
Схема подключения мотора к сети
Современная стиральная машина
- Двигатель работает без пусковой обмотки;
- Для его запуска не требуется пусковой конденсатор.
Чтобы запустить двигатель, следует подключить идущие от него провода к сети определённым образом. Ниже представлены схемы подключения как коллекторного, так и бесколлекторного электромотора.
Прежде всего, определите, какие контакты не участвуют в подключении, исключив те, что идут от тахогенератора. Это можно сделать с помощью тестера, работающего в режиме омметра. Установите инструмент на один из контактов и другим щупом найдите соответствующий ему вывод. Сопротивление проводов тахогенератора составляет порядка 70 Ом. Чтобы выяснить пары оставшихся контактов, произведите ту же процедуру прозвонки.
Теперь переходим к важному этапу работы. Подключите один из проводов к сети 220В к одному из выходов обмотки. Второй выход соедините с первой щеткой. Вторая щетка подключается к оставшемуся проводу 220В. Включите двигатель в сеть для проверки его работы. Если соединение было выполнено правильно, ротор начнёт вращаться. Обратите внимание, при таком подключении он сможет вращаться только в одном направлении. Если пробный запуск прошёл без замечаний, устройство готово к эксплуатации.
Чтобы изменить направление вращения двигателя на противоположное, поменяйте местами подключения щеток: теперь первая щетка будет подключена к сети, а вторая щетка — к выходу обмотки. Проверьте готовность мотора к работе, как описано выше.
Ясно, как происходит процесс подключения, вы можете увидеть в следующем видео.
Стиральная машина старой модели
Процесс подключения двигателя в старых моделях стир.машин может быть несколько сложнее.
Сначала необходимо определить две соответствующие друг другу пары выводов. Для этого вам понадобится тестер (мультиметр). Закрепите инструмент на одном из выводов обмотки и другим щупом найдите соответствующий вывод. Оставшиеся контакты образуют вторую пару автоматически.
Затем определите, какая обмотка является пусковой, а какая рабочей. Измерьте их сопротивление: более высокая сопротивляемость укажет на пусковую обмотку (ПО), которая создаёт начальный крутящий момент, а более низкая характерна для обмотки возбуждения (ОВ), создающей вращающееся магнитное поле.
Ниже представлены схемы подключения для трехфазного асинхронного двигателя и подробное видеоруководство к ним.
Разновидности
Перед тем как попробовать подключить электродвигатель от стиральной машины к сети 220 В, настоятельно рекомендую выяснить, с каким типом экземпляра вы имеете дело. Стиральные устройства, как правило, оснащаются тремя основными видами двигателей:
Основное отличие в устройстве двигателей заключается в том, что ротор вращается под воздействием вторичного тока, который генерируется полем статора. Такому принципу работы достаточно упрощает конструкцию устройства.
Наиболее популярны трехфазные образцы, произведенные до 2000 г. Частота вращения составляет примерно 2-3 тыс. оборотов в минуту, а мощность в пределах 170-390 Вт.
Применяемые преимущества моторов таковы:
- Простота конструкции.
- Устойчивость к износу.
- Минимальные требования к техническому обслуживанию.
Недостатками являются крупные размеры, большая масса, низкая производительность и необходимость в преобразователях, конденсаторах и трехфазной электросети для работы.
В отличие от вышеописанного варианта, электричество подается на обе обмотки: роторную и статическую. При этом питание на ротор предоставляется через специальный коллектор, который взаимодействует с неподвижными щетками. Вращение барабана осуществляется посредством ременной передачи.
Мотор от стиральной машины может иметь множество проводов, однако не все из них необходимо подключать к источнику питания.
- Двигатель от стиральной машины-автомата можно подключить как к сети 220 В, так и от аккумулятора (то есть переменного и постоянного тока).
- Наличие вального шкива облегчает применение привода для создания различных устройств.
- Мощность составляет от 0,3 до 0,8 кВт, а скорость вращения достигает 11-15 тыс. оборотов в минуту.
- Подходит по цене, проста в обслуживании.
Недостатки проявляются в периодическом износе щеток и необходимости частой чистки коллекторного узла.
Наконец, инверторные двигатели характеризуются как наиболее современные и технически совершенные. Они функционируют без щеток, конденсаторов и ременной передачи. Их отличительные параметры:
- При подключении к сети происходит преобразование переменного тока в постоянный.
- Мощность находится в пределах от 0,4 до 0,8 кВт, при этом число оборотов вала в минуту может достигать 20 тыс.
- Наличие возможности переключения направления вращения шпинделя.
К недостаткам относятся высокая чувствительность к изменениям характеристик электросети.
Современные двигатели стиральных машин вращаются быстрее, издают меньше шума, не требуют ременной передачи, однако, стоят дороже устаревших моделей.
Прежде чем подключать к сети провода от мотора стиральной машины, необходимо прозвонить их с помощью мультиметра.
Особенности подключения
Перед установкой и запуском двигателя от стиральной машины рекомендуется разобраться с назначением всех проводов, идущих от устройства. Обычно это следующие группы проводов:
- Пара проводов от таходатчика (регулятора частоты вращения). В большинстве случаев они имеют белую оболочку.
- Две проводки на ротор и статор – обычно красного и коричневого цвета.
- Ещё пара проводников на щётки – зеленого и серого оттенка.
Для большей надежности рекомендую протестировать провода, чтобы проверить их функциональность. Так, жилы от тахогенератора по своей сути не участвуют в работе схемы. Они должны иметь сопротивление порядка 70 Ом.
Остальные проводники также рекомендуется протестировать, чтобы найти пары с одинаковыми характеристиками. Далее, чтобы подключить двигатель от современной стиральной машины (с 4 выводами), выполните следующие шаги:
- Соедините статическую обмотку с щётками на роторе.
- Для этого вам необходимо выявить их провода, соединить их перемычкой и заизолировать соединение.
Пример схемы подключении мотора от стиральной машины:
- Оставшиеся два провода — от роторной обмотки и второй щётки — подключите к источнику питания.
- Вставьте в схему кнопку для запуска и остановки мотора.
Чтобы поменять направление вращения вала в обратную сторону, достаточно изменить местами перемычку на другой паре выводов.
Если окажется, что вы имеете дело с двигателем от старой стиральной машины (производство ещё советского времени) с тремя выводами, то подключить его можно следующим образом:
- Выполните замер сопротивления между парами контактов – между первым и вторым, вторым и третьим.
- Значение измеряемого сопротивления должно находиться в пределах 10 Ом.
- Затем протестируйте совместно первые и третьи провода.
- Сопротивление между ними должно составлять около 20 Ом.
- Если все показатели нормальные, подключите мотор к источнику питания.
- Для этого первый и второй контакты соединяются с источником питания, а третий присоединяется к первому через конденсатор.
Чтобы мотор после подачи напряжения и включения не упал из-за вибраций, желательно заранее зафиксировать его на прочной поверхности.
Вот и видео о том, как подключить старый мотор от стиральной машины на три вывода:
А что же за колодка?
Дополнительно добавим к нашей схеме элементы, находящиеся за пределами колодки. Симистор и реле.
Кратко объясню принцип работы этой схемы. В ней используются три реле с контактами для переключения. Два из них, К2 и К3, применяются для изменения направления тока через ротор, что ведёт к изменению его направления вращения. Реле К4 устанавливается в более продвинутых моделях стиральных машин с высокими оборотами. Оно функционирует совместно с статором, который имеет отвод от основной обмотки. Благодаря этому можно дополнительно регулировать мощность, а значит и скорость вращения. Более подробно описан этот процесс в другом моем видеоролике.
Включением двигателя и регулировкой его скорости управляет симистор.
В действие вступает микроконтроллер
Управление симистором осуществляется, конечно же, микроконтроллером. С применением обратной связи и фазоимпульсного управления, он способен не только задать нужную скорость вращения барабана в широком диапазоне, но и удерживать её даже при изменении нагрузки на вал, что может варьироваться в сотни раз!
Удивительно то, что несмотря на огромное количество датчиков и исполнительных механизмов для управления всеми процессами, происходящими в стиральной машине, в ней применяется не мощный 32-битный ARM, а скромный 8-битный чип, оперативная память которому в разы меньше, чем у Синклера образца конца восьмидесятых — это всего 2-4 килобайта. По современным меркам, это практически ни о чем. Я уже не говорю о тактовой частоте в 8 МГц, которая обыденна для таких старичков — сегодня это уже не удивляет никого. Однако одно достижение за ним всё-таки зафиксировано — по количеству контактных выводов он сумел обойти так называемую «сороконожку».
Конденсатор для электромотора
С мкФ = (1800 х Pn) / U2
где Pn — номинальная мощность двигателя в ваттах, U — напряжение питания.
Эта формула также может быть использована для расчета ёмкости пускового конденсатора для однофазных двигателей с начальной фазой.
Для более крупных двигателей (более 1 кВт) предполагается ёмкость около 70 мкФ на каждую 1 кВт мощности. Рекомендуется использовать пусковые конденсаторы с рабочими напряжениями от 400 до 630 В переменного тока.
Вы можете опустить расчеты и просто подключить стандартный двигатель от стиральной машины к первой фазе 220 В через 7 мкФ конденсатор, который необходимо включить между нужными клеммами. К одной из них подключите первый провод электросети, а второй, в зависимости от направления вращения, к одному из конденсаторных. В теории падение мощности составит 30%.
Вопрос выбора конденсатора решается довольно просто. Вот примеры значений емкости для различных мощностей двигателя.
Pn Вт: 90, 120, 180, 250, 370, 550, 750, 1100
С мкФ: 4, 5, 6, 8, 12, 16, 20, 30
Мощность вращения стиральной машины одинакова в обоих направлениях. Данные двигатели обладают типичной схемой подключения для однофазного двигателя: основная обмотка соединена непосредственно с 220 В, а параллельно ей подключена фазная обмотка вместе с последовательным конденсатором. Если вы измените местами провода фазной обмотки, двигатель переключится на вращение в другую сторону, однако мощность при этом будет немного снижена. Эта схема эффективно функционирует во время отжима. То же самое касается процессов медленного и быстрого вращения — ёмкость переключается внутри стир. машины с 7 мкФ на 16 мкФ. Более подробно об конденсаторах можно прочитать в соответствующих разделах.
Подключение мотора от СМА
Этот двигатель включает две независимые обмотки:
для синхронной скорости 3000 об/мин — двухфазная обмотка.
для синхронной скорости 500 об/мин — симметричная трехфазная обмотка. Благодаря трехфазной системе подключения можно изменять скорость вращения путём переключения питания обмотки.
