Елементи приводу барабанів в побутових пральних машинах
(Електродвигуни та ремені)
Для здійснення процесів прання або сушіння необхідно, щоб барабан з білизною реверсивно обертався. Обертання барабанів в СМА проводиться двома способами: перший - обертання від шківа ведучого мотора передається на шків барабана за допомогою пасової передачі, як на рис. 1.
Цей спосіб в даний час найбільш поширений. У ролі ведучих (саме тих, від яких передається крутний момент) моторів застосовуються однофазні синхронні і колекторні мотори різних типів.
Основна відмінність всіх цих моторів полягає в конфігурації кріпильних кронштейнів. Поширені типи моторів представлені на рис. 2.
Розглянемо, з яких частин складається асинхронний мотор, показаний на рис. 3.
Мал. 3. Пристрій асинхронного мотора.
Він складається з двох кришок - передній і задній. Вони відлиті з силуміну і в кожної відфрезеровані посадочні місця для підшипників. Підшипники - передній і задній, напресовані на вісь ротора. Також і додаткова крильчатка - вентилятор, що служить для охолодження обмоток.
Як правило, асинхронні двигуни містять кілька груп обмоток, кожна з яких має своє призначення. Наприклад, на рис. 4 наведено фрагмент електронних схем СМА з асинхронним двигуном.
Мал. 4. Приклад позначення асинхронного мотора на електросхемі.
Умовно показані дві групи обмоток. Одна з них - ML. працює в режимах прання і полоскання. Інша група обмоток - МС. використовується тільки в режимах віджимання. Фазосдвігающій конденсатор підключається до обмоток контактами програматора, чим забезпечується реверсивність обертання.
У деяких моторах СМА застосовуються також асинхронні двигуни з додатковими обмотками і навіть з тахогенератором, наприклад, як на рис. 5.
Мал. 5. Асинхронний мотор з тахогенератором.
У режимах прання обмотки коммутируются як зазвичай: контактами програматора, а при віджиманні підключається додаткова обмотка і електронний модуль.
Такий спосіб дозволяє домогтися гарної розкладки білизни перед віджиманням: барабан з білизною починає обертатися на найменших оборотах, потім швидкість обертання поступово збільшується. В результаті більш легке білизна прилипає до внутрішньої поверхні барабана, а більш важке - падає вниз, на дно. Поступово, зі збільшенням оборотів, прилипають і утримуються відцентровими силами і важкі предмети білизни.
Таким чином здійснюється балансування барабана з білизною.
Щоб забезпечити прийнятну розкладку білизни в СМА зі звичайними асинхронними двигунами (а заодно і збільшити швидкість обертання барабана при віджиманні) застосовують різні шківи вариаторного типу.
Один з них показаний на рис. 6.
А на рис. 7 шків представлений в розібраному вигляді.
Усередині знаходяться три невеликих циліндричних вантажу. Для них в рухомої частини шківа отштамповани спеціальні пази.
При наборі швидкості обертання вантажі під дією відцентрових сил роз'їжджаються в сторони від центру і переміщують рухому частину шківа. При цьому приводний ремінь плавно виходить на більший діаметр шківа, і швидкість обертання шківа барабана також збільшується.
На рис. 8 а, б показано дію шківа в роботі. Передавальний (приводний) ремінь в даному випадку - клиновидний або клиновий.
Він зроблений з гуми з тканинної основою - кордом та показаний на рис. 8, ст. На цьому ж малюнку показано правильне положення ременя на шківі, і стає зрозумілим, що у клинового ременя працюють лише дві бічні кромки.
У тих моделях СМА, в яких встановлені колекторні мотори, для приводу застосовуються спеціальні поліклинові ремені, що забезпечують краще зчеплення з шківом двигуна.
Шків мотора має канавки, що відповідають профілю ременя. Типів поліклинових ременів всього два: вони показані на рис. 9.
Мал. 9. поліклинові ремінь і його профілі.
Вони також виготовлені з гуми з тканинної основою - кордом. Основна відмінність їх тільки в профілях робочих клинів. Також випускаються поліклинові ремені з нейлону або неопрена - вони володіють більшою еластичністю і мають характерний жовтуватий колір.
На рис. 10 показано кілька поліклинових ременів.
Мал. 10. Приклад маркування поліклинових ременів.
На всіх є маркування, що позначає довжину ременя і профіль клинів Н або J. Додатково є цифра, яка вказує число клинів в ремені. Еластичні ремені мають у маркуванні літери Е або EL. Наприклад, EL1202J5. Це еластичний ремінь з довжиною кола 1202 мм, профілем J і з п'ятьма клинами.
Поширені типи поліклинових і клинових ременів, що застосовуються в СМА відомих марок, наведені в табл. 1 і 2. (див. Додаток внизу цієї сторінки)
Розглянемо коротко пристрій колекторного двигуна. На рис. 11 показана його блок-схема.
Мал. 11. Пристрій колекторного електродвигуна.
Він також складається з двох кришок і корпусу зі статорними обмотками, але його ротор (якір) має власні обмотки. Висновки цих обмоток виведені на ізольований циліндр з мідними ламелями (смужками) - колектор.
Напруга живлення підводиться до колектора ротора через контактні щітки, які зроблені зі складу з графітом у вигляді брусків. Назвемо ці брусочки робочим матеріалом щітки. Вони укладені в металеву гільзу, яка, в свою чергу, вставлена в пластиковий корпус -держатель. Зовнішній вигляд деяких моделей щіток представлений на рис. 12.
Мал. 12. Щітки для колекторних двигунів.
В процесі роботи мотора робочий матеріал щітки потроху згорає (це причина характерного запаху працює СМА) і щітка сточується (стирається). Коли ресурс щіток витрачений, мотор, як правило, перестає обертатися.
Робочий матеріал щітки притискається до колектора за рахунок пружини, яка встановлена в гільзі. При зносі щіток їх притиск до колектора слабшає.
Виявити знос щіток можна тільки візуально, якщо зняти корпусу щіткотримачів з мотора. Якщо «прозванивать» тестером, то омметр може показати контакт, але при включенні мотор все одно обертатися не буде. У новій щітки «виліт» робочої частини приблизно 20-30 мм (залежить від типу).
Якщо на знятої з мотора щітки «виліт» робочої частини становить 5-7 мм, то це означає, що ресурс її витрачений і такі щітки підлягають заміні. Міняють, як правило, обидві щітки. Не варто намагатися змусити мотор працювати, підігнувши якимось чином щіткотримач, т. К. Мотор в такому випадку остаточно вийде з ладу. Справа в тому, що в торець робочого тіла щітки замурований гнучкий контактний тросик, як на рис. 13, приблизно на глибину 5-9 мм.
Мал. 13. Будова робочого матеріалу щітки і закладення контактного троса.
Якщо цей трос (він зроблений з мідного «панчохи») почне стосуватися ламелей колектора, це викличе підвищений іскріння, наступний перегрів колектора, і останній, а разом з ним і ротор, остаточно вийде з ладу.
Дуже обачно слід підходити до заміни зношених щіток. На рис. 13 показаний робочий матеріал щіток в розрізі. Це своєрідний «бутерброд» з двох половинок, між якими знаходиться пориста прошарок, яка запобігає «засолювання» колектора.
Також при встановленні нових щіток потрібно провести очищення колектора і притирання нових щіток. Про цю операцію розказано в статті про усунення несправностей.
Наступна деталь колекторного електродвигуна - тахогенератор. Він складається з котушки з обмоткою і полюсними наконечниками - вона закріплена нерухомо на задній кришці мотора і багатополюсного циліндричного магніту.
Магніт пригвинчений до торцевої частини осі ротора і обертається разом з ним. Котушки з обмоткою і полюсними наконечниками можуть мати конструкцію відкритого типу, як на рис. 14, а, і закритого типу, як на рис. 14, б.
Мал. 14.
а) Котушка тахогенератора відкритого типу,
б) Котушки тахогенераторів закритого типу.
При обертанні циліндричного магніту всередині обмотки з полюсними наконечниками, на виходах останньої виробляються імпульси напруги синусоїдальної форми. Частота і амплітуда їх слідування пропорційна частоті обертання якоря двигуна. Далі ці імпульси надходять на електронний модуль і подаються спочатку на вхід схеми формувача. Як правило, ці схеми досить прості. Один з можливих варіантів наведено на рис. 15.
Мал. 15. Схема формувача імпульсів.
Імпульси синусоїдальної напруги надходять на вхід схеми формувача: спочатку на дільник напруги, утворений резисторами.
Потім сигнал обмежується по амплітуді за допомогою діода і додатково обмежується і посилюється транзистором. Посилений сигнал (рис. 16) далі надходить на вхід мікроконтролера (або спеціалізованої мікросхеми).
Мал. 16. Форма імпульсів на формирователе напруги.
Відповідно до закладеної програми мікроконтролер порівнює тривалість надходять імпульсів і подає на симистор, який керує напругою живлення мотора, відповідні імпульси управління.
Також на основі даних, отриманих з тахогенератора, мікроконтролер визначає ступінь дисбалансу барабана з білизною. Перед початком віджиму барабан прокручується спочатку в одну сторону (припустимо, білизна піднімається нагору), потім в іншу сторону (білизна падає вниз). Мікроконтролер порівнює тривалості імпульсів від цих обертань і відповідно до програми «приймає» рішення: продовжити віджимання (обертання), збільшити швидкість обертання або припинити і почати заново розкладку білизни в барабані.
У деяких моделях з дисбалансом борються шляхом установки під баком кінцевих вимикачів. При виникненні занадто великої амплітуди коливань бак спеціально відштампованими на ньому виступами викликає спрацьовування кінцевих вимикачів, і вся схема харчування тоді перекладається знову в режим розкладки білизни.
Відзначимо ще одну важливу обставину.
Для захисту електродвигунів (і асинхронних, і колекторних) в статорні обмотки вмонтований спеціальний термопредохранитель. Він зроблений з біметалічної пластини і поміщений у відповідний корпус: металевий або скляний.
На рис. 17 показано розташування термозапобіжника в обмотках статора.
Мал. 17. Розташування термозапобіжника в обмотках статора.
При перегрів двигуна (обмоток) внаслідок перевантаження біметалічний контакт розмикається і розриває ланцюг харчування. Після охолодження ланцюг знову відновлюється. На рис. 18 показаний електродвигун, у якого контакти термозапобіжника виведені на загальний роз'єм.
Мал. 18. Електродвигун з зовнішніми контактами термозапобіжника.
Ми вже знаємо, що зміна напрямку обертання ротора електродвигуна здійснюється контактними групами програматора, але в деяких моделях електронних модулів для цієї мети використовують спеціальні реле, наприклад, як на фрагменті схеми рис. 19.
Мал. 19. Зміна напрямку обертання ротора.
На цьому малюнку показаний і керуючий мотором симистор - «TY» - його іноді називають «Тріак». Саме цей прилад подає (пропускає) необхідну напругу живлення на провідний мотор.
Симистор можна цілком уявити у вигляді швидкодіючого електронного ключа (рис. 20), який відкривається надходять на його вхід G (затвор) імпульсами.
Мал. 20. Симистор електронний ключ.
Ці керуючі імпульси надходять з мікроконтролера, і симистор починає пропускати напруга живлення на схему мотора. Силові електроди симистора 1 і 2 умовно називають анодом і катодом. Принцип дії електронних схем, в яких використовується симистор, заснований на двопівперіодним фазовому управлінні. Симистор в цих схемах є регулюючим елементом, який включений послідовно зі схемою ведучого мотора.
Наведемо ще графіки на рис. 21.
Мал. 21. Зміна величини напруги живлення в залежності від фази надходять імпульсів управління.
На них показано, як змінюється величина напруги мотор напруги в залежності від вступників на керуючий електрод сімістора імпульсів з мікроконтролера.
Електродвигуни прямого приводу
Ми вже багато говорили про перший спосіб приводу барабанів і тепер коротко познайомимося з другим: це прямий привід. У ньому немає приводного ременя, оскільки сам барабан з супортом і полуосью є частиною мотора. Треба сказати, ідея не нова: ще в 80-і роки в колишньому СРСР розроблялися і випускалися електропрогравачі зі сверхтіхоходнимі двигунами - це і були пристрої з прямим приводом, т. Е. Диск програвача був частиною електродвигуна.
Мотор прямого приводу в пральній машині складається з трьох основних частин.
Перша частина мотора - це генератор (комутатор) напруги живлення. Можна назвати його і блоком управління.
Друга частина мотора - мультікатушка. Це групи обмоток на сердечниках, розташовані на зовнішній (задній) стороні бака.
Третя частина мотора - це ротор, відштампований з пластика. По колу ротора на внутрішній стороні впресовані потужні постійні магніти.
Всі ці основні частини мотора прямого приводу показані на рис. 22, а, б, с.
Мал. 22. Пристрій мотора прямого приводу.
При роботі групи обмоток перемикаються електронним комутатором. Чим вище частота перемикання, тим вище частота обертання ротора, а разом з ним - і барабана. Таким чином, ясно, що відмінність мотора прямого приводу в тому, що він керує не напругою, як інші мотори, а частотою, з якою перемикаються групи обмоток мультікатушкі.
Ну а відповідно, в такому моторі відсутній основне джерело шуму - ланка «колектор-щітки».
На закінчення статті розповімо, як правильно встановити поліклинові ремінь. На рис. 23 показано, як перевірити натяг ременя. При правильному натягу він без зусиль повертається на 180 градусів. При спробі подальшого повороту зусилля різко зростає.
Мал. 23. Перевірка правильності натягнення поліклинового ременя.
Таблиця 1. Поширені типи поліклинових ременів, що застосовуються в СМА.
Таблиця 2. Типи клинових ременів, що застосовуються в деяких моделях CMA.
