Двигатель с прямым приводом принцип работы

Двигатель с прямым приводом принцип работы

Стиральные машины LG с прямым приводом

Прямой привод стиральной машины LG

Последнее десятилетие, если речь идёт о стиральных машинах, часто можно услышать словосочетание «прямой привод». Особенно это актуально для техники марки LG. Собираясь приобрести аппарат, необходимо знать, что такое прямой привод, плюсы и минусы таких агрегатов, чтобы сделать правильный выбор.

Принцип действия прямого привода

Вращение барабана стиральной машины обеспечивает мотор, но для этого он должен каким-то образом передать энергию баку. В настоящее время существуют два типа приводов:

  • ременной — энергия двигателя передаётся через ремень, надетый на шкив бака. Мотор расположен в нижней части машины;
  • прямой — мотор надет непосредственно на бак.

Пионером в этой области выступила компания LG. После ста лет использования ременной передачи в 2001 году была выпущена первая машина с инверторным двигателем. Его ещё называют Direct Drive (DD).

Мотор в такой конструкции является индукционным. К статору крепятся 36 катушек, на которые попеременно подаётся напряжение, на роторе же находится постоянный магнит. Вращение обеспечивается притяжением магнита к той катушке, к которой поступает ток (вокруг неё возникает электромагнитное поле). Как только магнит приближается к цели, напряжение подаётся на другую катушку, и так происходит непрерывно. Ротор прокручивает соединённый с ним барабан, который вращается вокруг металлической оси на подшипниках. Происходит процесс стирки.

Прямой привод стиральной машины LG (ротор и статор)

Электроника контролирует подачу тока на нужную катушку. Все компоненты взаимодействуют с огромной скоростью. Для контроля за оборотами в конструкции предусмотрен датчик Холла, иногда его называют таходатчиком или тахогенератором. Занимаясь ремонтом стиральных машин LG в Казани, мастера нашего сервиса нередко сталкиваются с проблемами инвертерных двигателей.

Преимущества и недостатки стиральных машин LG с инверторным двигателем

Агрегаты, имеющие прямой привод, обладают рядом несомненных преимуществ перед оснащёнными ременной передачей. Именно ременной привод является источником шума и вибрации при работе аппарата для стирки белья. Это создаёт дискомфорт для владельцев, требуется правильная установка машины, регулировка ножек. Повышенный уровень шума не позволяет провести стирку в удобное время, допустим, ночью, так как это может помешать соседям, не даст нормально уснуть.

Если мотор напрямую контактирует с баком, эта проблема не возникает. Стиралки LG, основанные на принципе Direct Drive, и правда бесшумны, их не трясёт из стороны в сторону при отжиме, обеспечен минимальный уровень вибрации.

Другим преимуществом прямого привода является более автоматизированный процесс стирки. Если превысить максимальный вес белья, загруженного в барабан, система определит перевес и откажется выполнять программу, о чём сообщит владельцу, высветив на дисплее код ошибки. При ременном приводе стирка всё же начнётся, что создаст угрозу выхода агрегата из строя, порчи деталей.

Ротор и статор инвертерного двигателя LG

Очень важным плюсом системы Direct Drive является меньшее количество запчастей, входящих в конструкцию механизма. Замена ремней — одна из основных причин обращения в сервис по ремонту стиральных машин. Они перетираются, из-за длительной и частой работы приходят в негодность. При прямом приводе такой необходимости нет, так как двигатель напрямую крепится к баку.

Конструктивные особенности ременного привода требуют больше места для размещения системы передачи вращения, возникают потери энергии. Прямой привод более компактен и экономичен.

Недостатки инвертерного мотора

Теперь о минусах. Самый главный из них — большая чувствительность аппаратов с прямым приводом к перепадам в электросети. Характеристики тока должны быть постоянными и соответствовать норме, иначе система начинает «капризничать», сбивается программа. Российские электросети не всегда могут обеспечить постоянные показатели.

Так как мотор крепится непосредственно к баку, в котором происходит стирка, в случае дефекта сальника вода может нанести ему вред. Не редки случаи, когда машины LG попадают в мастерскую, где обнаруживается ржавчина внутри ротора именно по этой причине. Для традиционной системы эта проблема не так актуальна, так как мотор находится относительно далеко от барабана, внизу корпуса машины.

В остальном же владельцы обычно довольны стиралками, снабжёнными Direct Drive.

Особенности ремонта машин LG с прямым приводом

Как менять подшипник в стиральных машинах LG

Замена сальника и подшипников — частая причина обращения владельцев подобной техники в сервисные центры. Если есть определённые познания в наладке стиральных машин, можно попробовать поменять эти детали самостоятельно.

Диагностировать необходимость замены подшипников можно по нехарактерным звукам при вращении барабана, таким как скрип, гул, скрежет.

Для того, чтобы добраться как до сальника, так и до подшипников в моделях с прямым приводом, следует демонтировать мотор. Проще всего удалить заднюю панель, отвинтив болты по её периметру. Двигатель будет виден сразу. Он отделяется от всех соединяющих его с конструкцией машины компонентов (перекусываются хомуты, отсоединяется датчик Холла и так далее). Необходимо снять противовесы.

В механизме предусмотрено два подшипника и сальник. Отслужившие своё детали удаляются, на их место устанавливаются новые. Необходимо хорошо утопить сальник.

Трёхфазный бесколлекторный двигатель

Пожалуй уже каждый слышал о стиральных машинах с прямым приводом барабана. Но до сих пор, даже не все специалисты по ремонту стиральных машин знают как устроен и как работает двигатель в такой машине.

Сама идея конечно не новая, ведь за основу взят шаговый двигатель, который уже давно получил распространение во многих электротехнических устройствах. А вот первое применение его в конструкции стиральной машины в качестве привода барабана, принадлежит корейскому концерну LG. С середины 2005 года, компания LG начала активно продвигать свою продукцию, заявляя о 10-ти летней гарантии на двигатель для стиральных машин с прямым приводом.

Сегодня, помимо LG, компании Samsung, Haier и Whirpool в ряде моделей стиральных машин стали применять подобные двигатели. Забегая вперёд, можно сказать, что компания LG не просчиталась и двигатель для прямого привода барабана действительно довольно надёжный и имеет преимущество по сравнению с более традиционным и распространённым коллекторным двигателем.

2. Устройство двигателя

Двигатель стиральной машины с прямым приводом, представляет собой трёхфазный бесколлекторный двигатель постоянного тока, отчасти похожий на шаговый двигатель, но это не совсем так. В иностранной литературе его ещё часто называют BLDC (Brushless Direct Current Motor — бесщёточный мотор постоянного тока), для удобства мы тоже будем применять эту аббревиатуру.

Такой двигатель состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками. Различают два вида подобных двигателей:

Inrunner, у которых магниты ротора находятся внутри статора с обмотками, и Outrunner, у которых магниты расположены снаружи и вращаются вокруг неподвижного статора с обмотками. В стиральных машинах с прямым приводом применяется Outrunner тип двигателя.

В этой статье мы ознакомим с устройством двигателя от стиральной машины LG.

3. Ротор

Ротор двигателя стиральной машины LG с прямым приводом

Рис.2 Ротор двигателя стиральной машины LG с прямым приводом

Ротор BLDC — вращающаяся часть двигателя (Рис.2) По форме напоминает чашу, к внутренней стороне которой специальным клеем крепятся магниты прямоугольной формы. Магниты всегда имеют чётное количество и установлены с чередованием полюсов. В нашем случае установлено 12 магнитов, размер которых зависит от геометрии двигателя и характеристик мотора. Чем сильнее применяемые магниты, тем выше момент силы, развиваемый двигателем на валу. В центре ротора есть специальное посадочное отверстие с насечками, что позволяет, при помощи болта или гайки, закрепить ротор напрямую к валу барабана. С внешней стороны ротора, продавлено 10 щелей образующих на обратной его стороне небольшие лопасти для охлаждения обмоток статора.

4. Статор

Статор двигателя стиральной машины LG с прямым приводом

Рис.3 Статор двигателя стиральной машины LG с прямым приводом

Статор BLDC — неподвижная часть двигателя и крепится к задней части бака стиральной машины (Рис.3) Статор состоит из нескольких листов магнитопроводящей стали заключённый в пластиковый каркас, который служит изолятором. В целом, каркас статора напоминает круг с прямоугольными зубьями. На каждый зуб статора наматывается катушка.

Обмотка трёхфазного бесколлекторного двигателя изготовлена из медной проволоки толщиной 1 мм. Классическая обмотка выполняется одним проводом для одной фазы, то есть все обмотки на зубьях одной фазы соединены последовательно. В данном случае статор имеет 36 зубьев — это значит по 12 зубьев на одну фазу. Сопротивление обмотки каждой фазы порядка 10 Ом.
Как известно, в трёхфазных двигателях, обмотки соединяют по схеме звезда или треугольник.
В нашем случае, обмотки статора соединены по схеме звезда, т.е. концы фаз имеют общую точку (Рис.4)

Поскольку в каждый момент времени работают только две фазы (при включении звездой), магнитные силы воздействуют на ротор неравномерно по всей окружности (Рис.5).

Силы, воздействующие на ротор, стараются его перекосить, что приводит к увеличению вибраций. Для устранения этого эффекта статор делают с большим количеством зубьев, а обмотку распределяют по зубьям всей окружности статора как можно равномернее (Рис.6)

В двигателе стиральной машины LG, распределение фазных обмоток, а также относительное положение ротора и статора можно увидеть ниже (см. Рис.7). На схеме производителя, фазные обмотки обозначают буквами : V, W, U

внутреннее соединение обмоток BLDC двигателя

Рис.7 Трёхфазный двигатель постоянного тока (BLDC) стиральной машины LG (общий вид)

Для контроля положения ротора применяется датчик работающий на эффекте Холла. Датчик реагирует на магнитное поле и поэтому его располагают на статоре таким образом, чтобы магниты ротора воздействовали на него.

5. Система управления трёхфазным двигателем (BLDC)

Стоит отметить, что система управления двигателем BLDC и схема её реализации аналогична схеме управления трёхфазным асинхронным двигателем описанной в другой нашей статье. Что бы в точности не повторяться, поясним всё же немного по другому.

Управление двигателем с прямым приводом построено на инверторе напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Инвертор — (от лат. inverto — поворачивать, переворачивать) — элемент вычислительной схемы, осуществляющий определённые преобразования сигнала изменяемой амплитуды и частоты. К примеру, в инверторе, сетевое напряжение 220 вольт с частотой 50 Гц, преобразуется в постоянное напряжение, а параметры питания обмоток статора двигателя могут колебаться от 0 до 120 вольт с частотой до 300 Гц.

Двигатель постоянного тока имеет три вывода (т.е. три фазы), на которые в разный момент времени подаётся «+» и «-» питания. Это реализуется при помощи IGBT (биполярных транзисторов с изолированным затвором) представляющие электронные силовые ключи, включённые по мостовой схеме (Рис.8)

условная схема инвертора двигателя

Рис.8 Условная схема силовой части инвертора и обмоток двигателя подключённых по схеме «звезда»

Замыкая ключ SW1 подаётся «+» на фазу V , а замыкая SW6 подаётся «-» на фазу U . Таким образом, ток потечет от «+» выпрямителя через фазы V и U . Для обеспечения обратного направления, открывается SW5 и SW2. В этом случае ток потечет от «+» выпрямителя через фазы U и V в обратном направлении. При работе двигателя одновременно должен быть открыт только один верхний и один нижний ключ.

При включении ключей, как показано выше, на двигатель подается полное напряжение питания. При этом двигатель развивает максимальные обороты (мощность). Чтобы обеспечить управление двигателем, нужно регулировать напряжение питания двигателя. Изменение действующего напряжения осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Дадим определение этим терминам:
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это управление средним значением напряжения на нагрузке путём изменения скважности импульсов, управляющих ключом. А скважность — это отношение периода следования (повторения) сигнала к длительности (широте) его импульса.

На (Рис.9) представлен график, иллюстрирующий применение трёхуровневой ШИМ для управления электродвигателем, которая используется в приводах асинхронных электродвигателей с переменной частотой. Напряжение от ШИ-модулятора, подаваемое на обмотку двигателя показано в виде прямоугольных импульсов. Пунктирной линией грубо изображён магнитный поток в статоре двигателя. Магнитный поток имеет приблизительно синусоидальную форму, благодаря соответствующему закону ШИМ.

Поэтому, ключи открыты не все время, а открываются, и закрываются с фиксированной частой, но изменяемой скважностью. Таким образом, изменяется действующее напряжение от нулевого до напряжения питания.

Назревает вопрос: зачем нужно менять скважность, зачем эта частота и для чего это всё нужно? Дело в том, что слишком малая частота может быть не эффективной или не обеспечивать необходимой плавности регулирования оборотов двигателя.

Рис.9 График иллюстрирующий напряжение от ШИ-модулятора, подаваемое на обмотку двигателя.

Например: если ротор двигателя имеет два полюса, то при одном полном обороте магнитного поля на статоре, ротор совершает один полный реальный оборот.

При 4 полюсах, чтобы повернуть вал двигателя на один полный оборот потребуется два оборота магнитного поля на статоре. Чем больше количество полюсов ротора, тем больше потребуется электрических оборотов для вращения вала двигателя на один оборот.

В нашем случае, имеется 12 магнитов на роторе. Для того, чтобы провернуть ротор на один оборот, потребуется 12/2=6 электрических оборотов поля. Поэтому, учитывая особенность конструкции двигателя и инверторную систему управления, для питания фаз двигателя необходима электрическая частота значительно выше 50Гц.

Чтобы добиться управления оборотами двигателя нужно наложить сигнал ШИМ, на сигналы, подаваемые на ключи. Для этого, микроконтроллер электронного блока управления, программно формирует ШИМ для каждого из ключей (IGBT). В программу контроллера, производитель закладывает определённый алгоритм и все данные для управления конкретным двигателем.

Мы пояснили немного суть системы управления двигателем, а вот детальный обзор устройства и принцип работы инверторного блока управления — очень объёмный материал и в рамках данной статьи мы рассматривать не будем.

6. Неисправности и диагностика двигателя

Как и говорилось выше, сам по себе двигатель довольно надёжный, относительно простой и в практике известны единичные случаи выхода из строя обмоток статора. Магниты на статоре имеют конечно не самое высшее качество, но их отклеивание или расколы почти не встречались.

Уязвимая деталь, пожалуй только датчик Холла. При возникновении его неисправности, отсутствует сигнал положения ротора, что приводит к некорректной работе системы питания фаз двигателя. В этом случае можно наблюдать, как ротор двигателя стопорится и издаёт дребезжащий металлический звук. В стиральных машинах LG, эта проблема зачастую сопровождается кодом неисправности «SE» на модуле интерфейса.

В отличие от коллекторного двигателя, запустить и проверить трёхфазный двигатель напрямую вне стиральной машины без каких-либо специальных приспособлений не получится, поскольку статор крепится к баку, а ротор к валу барабана стиральной машины. Поэтому, при наличии обычного цифрового мультиметра, можно проверить только сопротивление обмоток фаз статора. В связи с этим, на практике, при диагностировании неисправности, проблемную деталь двигателя или модуль управления, выявляют путём замены детали на заведомо исправную.

7. Преимущества и недостатки BLDC двигателей

Более ярким получится сравнение трёхфазного двигателя (BLDC) с традиционным коллекторным двигателем, которым оснащено большинство стиральных машин.

К преимуществу двигателей BLDC стоит отнести:

  • низкий уровень шума
  • относительно простая конструкция
  • особое позиционирование двигателя в стиральной машине, позволяющее снизить колебание бака
  • отсутствие приводного ремня, из-за которого терялась часть полезной энергии двигателя на преодоление сил трения ремня, между шкивом двигателя и шкивом барабана
  • отсутствие уязвимого коллекторно-щёточного узла, имеющего ограниченный ресурс и требующего обслуживания

К недостаткам двигателя BLDC относятся:

  • достаточно сложная система управления ( по сравнению с коллекторным двигателем)

Справедливости ради, стоит отметить, что двигатель стиральной машины LG с прямым приводом не идеально бесшумный. В момент пуска двигателя, из-за взаимодействия магнитных полей статора с магнитами ротора, возникают колебания последнего, сопровождающиеся характерным металлическим звоном. По мере увеличения оборотов ротора, звук становится более мягким, но всё-равно своеобразным и характерным для всех стиральных машин LG с прямым приводом барабана.

Инверторный двигатель в стиральной машине: описание, фото, видео

инверторный двигатель

Инверторный электродвигатель, является электрическим механизмом, все чаще встречающимся в различных бытовых устройствах. Это объясняется тем что данные типы моторов стали более усовершенствованными перед обычными асинхронными и коллекторными электромоторами. Стиральные машины стали не исключением, так как применение такого типа электродвигателя дало ряд преимуществ по сравнению с другими.

Инверторный мотор в стиральной машине, что это?

Что такое инвертоный двигатель в стиральной машине, можно понять, рассмотрев какие же электротехнические устройства применяются в современных агрегатах. Как известно, для вращения барабана стиральной машины необходимо преобразовать электрическую энергию, в механическую. С этой целью на большинстве старых моделей устанавливались асинхронные и коллекторные электродвигатели, связь которых с барабаном машинки осуществлялась посредством ременного привода.

Бесколлекторный или инверторный электродвигатель в стиральной машине — это инновационная технология, получившая свое развитие относительно недавно. Первыми электродвигателями с прямым приводом в стиральных агрегатах стали устанавливать корейские и японские производители бытовой техники. Концерн LG стал новатором в этой области. Сейчас эту технологию успешно развивают и применяют в своих устройствах компании Samsung, Bosch, Haier, Whirpool, AEG и многие другие.

два типа инверторных движков

Инверторный, как и асинхронный и коллекторный движок имеет статор и ротор, однако принцип его действия иной. Трехфазная схема управления таким двигателем позволяет подсоединить привод непосредственно к барабану на прямую. Это исключает применение таких дополнительных соединительных элементов, как ручейковые ремни, шкивы и ролики. В стиралке с инверторным двигателем барабан, подшипники с сальниками и ротор конструктивно находятся на одном валу и не имеют больше никаких трущихся или входящих в зацепление в процессе работы элементов.

типы привода барабана

Стиральные машины с инверторным двигателем так же могут применяться без прямого привода, что может говорить о наличии приводного ремня и расположения в нижней части агрегата, отличие их с коллекторным типом это отсутствие угольных щеток и принцип работы.

Как работает инверторный двигатель

Главной особенностью такого электромотора является способность трансформировать переменный ток в постоянный. Принцип работы инверторного двигателя основывается на явлении электромагнитной индукции, как и у многих других электромеханических устройств. Однако его отличительной особенностью является отсутствие угольных щеток и применение в качестве элемента конструкции частотного преобразователя (инвертора). Инвертор, после преобразования переменного тока в постоянный, способен снова генерировать переменный ток необходимой частоты, что позволяет точно регулировать частоту вращения ротора.

В отличие от управления коллекторным типом, схема управления инверторным устройством гораздо более сложна и требует от разработчиков больших усилий и капиталовложений, что в конечном счете приводит к удорожанию всей конструкции. Однако такие компании как Samsung оснащают таким движком множество моделей, комплектуя их высокотехнологичными блоками управления, что не приводит к существенному удорожанию в целом. Электронные блоки этой компании зачастую устанавливают на различные виды бытовой техники, включая стиральные машины, и многие другие производители.

Особенности стиральных машин с инверторными двигателями

два типа двигателей

Устройство коллекторного двигателя подразумевает установку токоподводящих угольных щеток, которые со временем изнашиваются и требуют замены. Приводной резиновый ремень, приводящий в движение барабан, также имеет ограниченный ресурс.

ротор и щетки

Стиральная машинка с инверторным мотором таких недостатков лишена. Подшипники установленные на валу ротора трущимися деталями назвать можно лишь условно. При нормальной работе сальника и правильной установке подшипников на валу, аппарат при работе практически бесшумен. При стирке можно слышать лишь шелест стирающегося белья, так как деталей, генерирующих лишние децибелы в таких агрегатах просто нет. Вращение ротора при этом происходит плавно и с высокой точностью на протяжении всего рабочего цикла стирки.

В качестве особенности инверторного мотора по сравнению с традиционными, можно рассматривать и возможность отжима на более высоких скоростях. На некоторых моделях устанавливаются предельные значения для данного цикла 1600-2000 об/мин, что позволяет доставать из машинки практически сухое белье, однако стоит помнить, что при этом и высок риск его повредить. В целом, специалистами отмечается более высокое качество стирки в машинах с прямым приводом за счет более точной регулировки оборотов барабана на каждом этапе стирки, от замачивания, до отжима.

В качестве основных преимуществ стиральных машин с инверторными двигателями специалисты отмечают:

  • низкий уровень шума (53-76 дБ, в зависимости от модели и режима стирки);
  • практически полное отсутствие необходимости технического обслуживания элементов двигателя;
  • увеличенный КПД, за счет отсутствия потерь на трение сопряженных элементов;
  • точность настройки режимов стирки;
  • компактность электродвигателя, позволяющая производить модели стиральных агрегатов с наименьшими габаритами;
  • более точную балансировку, за счет размещения барабана и ротора на одном валу;
  • остановку в случае перегруза белья.

В качестве недостатка машинок с инверторным мотором является более высокая стоимость по сравнению с обычными видами. С ложность и дороговизна ремонта, однако об этом скорее можно было говорить лет 10 назад. Сейчас технология производства подобной техники развита довольно хорошо, а стоимость моделей с коллекторными и инверторными электромоторами практически сравнялась.

На стоимость агрегатов в большей степени влияет принадлежность к премиум или эконом классу. Премиум агрегаты оснащаются многофункциональными дисплеями, имеют большее количество различных функций и дополнительных опций. Их бюджетные версии содержат в себе более скромную электронную начинку и характеристики, но зачастую они практически не отличаются. Производители в большей степени заняты совершенствованием электросхем как для управления коллекторными, так и инверторными двигателями, в то время как надежность доведена до самого высокого уровня. Надежность обоих типов электромоторов в современных машинках довольно высока, однако предпочтительней все же прямой привод, по той лишь причине, что количество взаимодействующих деталей в движке при работе намного меньше.

Читайте также  Как утеплить двигатель на зиму дэу нексия

Стоит ли покупать инверторную стиральную машину с прямым приводом?

Модели с прямым приводом несомненно являются технологическим шагом вперед, по сравнению с агрегатами оснащенными традиционными видами электромоторов. Стиральные машины Samsung, оснащенные инвертором с технологией пузырьковой стирки Eco Bubble можно назвать одним из лидеров в данном сегменте бытовой техники. Только тот факт, что компания дает десятилетнюю гарантию на свои моторы говорит в пользу их покупки и эксплуатации. Если вопрос существенной экономии воды и электроэнергии остается для подобной техники спорным, то надежность и бесшумность новых моделей оснащенных прямым приводом являются их несомненным и неоспоримым преимуществом.

Технология прямого привода: меньше деталей, больше точности

Термин «сервопривод» происходит от латинского слова servus, которое переводится как «слуга» или «помощник». Так называют любой тип механического привода с устройством обратной связи по положению, скорости или усилию, а также сам привод, который выполняет функцию автоматического регулирования заданного параметра. Сервоприводы находят широкое применение в станко­строении, производстве упаковочных, фасовочных и разливных машин, робототехнике — в общем, когда требуется высокая точность передвижения исполнительного органа.

В данной статье мы не будем рассматривать гидравлические сервоприводы и под сервоприводом будем понимать электропривод с отрицательной обратной связью.

Есть два типа таких сервоприводов: вращательного и линейного движения. Для вращательного движения используют асинхронные и синхронные электродвигатели, а для линейного в основном применяют механическую передачу в виде шариковинтовой пары с кареткой, перемещающейся по рельсам, линейные актуаторы и линейные серво­двигатели.

Как мы уже отмечали выше, сервоприводы обеспечивают точное передвижение исполнительного органа. Но о какой степени точности может идти речь? Если точность вращательного движения измеряется в градусах, то целесообразнее применять сервоприводы на базе асинхронных электродвигателей, где роль устройства обратной связи играет встроенный или помещенный на вал энкодер, а роль привода исполняет всем нам знакомый преобразователь частоты. Но если речь заходит о точности вращательного движения, исчисляемой в угловых минутах, и при этом переключение с прямого на обратное вращение происходит с высокой интенсивностью, то в таком случае оптимальным вариантом станут синхронные электродвигатели на постоянных магнитах. На рис. 1 показаны конструктивные особенности синхронных электродвигателей на примере продуктов компании Kollmorgen.

Рис. 1. Конструктивные особенности синхронных серводвигателей Kollmorgen

Управляются серводвигатели электронными устройствами, которые чаще всего называются сервоусилителями. По своим свойствам серво­усилители похожи на преобразователи частоты, только с той разницей, что в них заложены сложные алгоритмы контура регулирования скорости, позиции и момента. Сервоусилители содержат цифровые входы для устройств обратной связи и чаще всего работают лишь с определенными серводвигателями конкретного производителя.

Однако возможности современных сервоусилителей могут быть более широкими. Например, к устройствам Kollmorgen можно легко, по принципу plug and play, подключить серводвигатели (в том числе асинхронные и индуктивные, с устройствами обратной связи и без них) не только того же производителя, но и других компаний — при использовании моделей SERVOSTAR S700 (рис. 2).

Рис. 2. Электродвигатели, сопрягаемые с сервоусилителями Kollmorgen S700

Рис. 3. Технологии передачи движения

Преимущества прямых приводов

Развитие промышленного машино­строения и роботехники не стоит на месте, поэтому с каждым днем требования к точности и производительности устройств возрастают. Мы все чаще сталкиваемся с задачами, где точность измеряется уже в угловых секундах. С этим современные сервоприводы справляются. Но также необходимо помнить об особенностях передаточных механизмов, таких как редуктор, ремень/шкив или кулачковый механизм. Любой, даже самый прецизионный редуктор имеет люфт, у ременчатой передачи и кулачковых механизмов тоже есть погрешности, не говоря о том, что они увеличивают размеры привода, что в некоторых применениях особенно критично. В связи с этим стоит задуматься о более высокоточной технологии передачи движения — технологии прямого (безредукторного) привода (рис. 3), которую мы рассмотрим на примере продукции Kollmorgen.

Само понятие «прямой привод» означает, что исполнительный орган непосредственно подключен к приводящему его в движение электродвигателю, т. е. не имеет передаточных элементов. Это относится как к вращательному, так и к линейному передвижению. Точность прямого привода можно оценить на следующем примере. Серводвигатель с прецизионным редуктором имеет люфт в одну угловую минуту: это означает, что при полностью неподвижном приводе может произойти смещение исполнительного органа на такую величину. В то же время повторяемость серводвигателя со сквозным валом Kollmorgen DDR составляет более одной угловой секунды. Таким образом, получается, что у серводвигателей с прямым приводом точность позиционирования в 60 раз выше, чем у мотора-редуктора.

Используя прямой привод, можно улучшить качество изготавливаемой продукции за счет следующих особенностей:

  • более точная печать;
  • раскрой и длина протяжки становятся точнее;
  • более точная координация с другими осями машины;
  • высокая точность при позиционировании;
  • исключаются проблемы при настройке компенсации люфта.

Прямым приводам Kollmorgen свойственны и другие преимущества. Например, компоненты механической передачи накладывают ограничения на то, как быстро мы можем произвести запуск и останов исполнительного механизма. Из-за этих факторов понижается возможная пропускная способность машины, что напрямую влияет на ее производительность.

Прямой привод устраняет эти ограничения, позволяет значительно ускорить цикл «запуск/останов» и уменьшить время простоев. При этом пропускная способность оборудования может повыситься в два раза.

Следующим преимуществом является повышение надежности машины из-за исключения дополнительных элементов и механических передач. При использовании прямого привода не нужно периодически обслуживать ремни и шкивы, заниматься их протягиванием, менять смазочные материалы в редукторе. Необходимы только серводвигатель со сквозным валом и крепежные болты. Таким образом, исключаются многие детали, такие как: кронштейны, ограждения, ремни, шкивы, натяжители, муфты и др. В результате это позволяет:

  • уменьшить количество деталей в спецификации;
  • упростить сборку и сэкономить время на монтаж;
  • снизить затраты (за счет того, что не требуется докупать лишние детали и их устанавливать).

Наконец, еще одним преимуществом прямых приводов можно считать уменьшение шума. К примеру, прямые приводы Kollmorgen имеют уровень шума всего лишь 20 дБ, что превосходит показатели сервосистем с механическими передачами.

Серии прямых приводов Kollmorgen

Рассмотрим особенности нескольких типов прямых приводов Kollmorgen.

Серия KBM (рис. 4) предназначена для непосредственного встраивания в машину, станок или робот.

Рис. 4. Конструктивные особенности сервомоторов со сквозным валом в бескорпусном исполнении серии KBM

  • полностью инкапсулированные обмотки статора;
  • рабочая температура внутренней обмотки +155 °C;
  • защита от перегрузки — PTC-термистор (лавинного типа);
  • отказобезопасные ленты над роторными магнитами;
  • соответствует RoHS;
  • дополнительные блокирующие цифровые датчики Холла с предварительным выравниванием.

Сервомоторы Kollmorgen Cartridge DDR (рис. 5) сочетают в себе преимущества бескаркасного двигателя с простой установкой. Они оснащены устройством обратной связи с высоким разрешением. Уникальная конструкция без подшипников соединяется непосредственно с нагрузкой, используя собственные подшипники машины для поддержки ротора. Большинство моделей можно установить менее чем за пять минут.

Рис. 5. Конструктивные особенности сервомоторов со сквозным валом в корпусе и с датчиком обратной связи серии Cartridge DDR

Основные характеристики данных сервомоторов:

  • 5 типоразмеров;
  • доступны обмотки с напряжением 230/400/480 В переменного тока;
  • 4,5–510 Нм непрерывного крутящего момента;
  • скорость до 2500 об/мин;
  • номинальные мощности 775–11 700 Вт;
  • встроенный датчик обратной связи синусоидального сигнала обеспечивает разрешение более 134 млн меток на оборот;

встроенный термистор обеспечивает защиту от перегрева.

Последний пример — линейные прямые приводы Kollmorgen серии ICH (рис. 6). Они увеличивают пропускную способность на 40% по сравнению с другими системами привода и обеспечивают уменьшение веса и габаритов машины, станка или робота, в которых применяются.

Рис. 6. Конструктивные особенности линейных сервомоторов серии ICH

  • сила подачи 405–12726 Н (пик) и 175–5341 Н (непрерывная работа);
  • рабочее напряжение — до 480 В переменного тока;
  • встроенные цифровые датчики;
  • совместим со всеми сервоусилителями и модулями безопасности и энергосбережения Kollmorgen.

Заключение

Сегодня на российском рынке представлено множество брендов, которые предлагают свои решения в области сервоприводов. Одной из таких компаний является Kollmorgen. Используя прямые приводы ее производства, можно повысить точность технологии передачи движения и пропускную способность оборудования, а также снизить затраты на детали и исправления погрешностей передаточных элементов.

Стоит ли покупать инверторную стиральную машину с прямым приводом: плюсы и минусы, чем отличается от обычной

Сегодня рынок богат разнообразными моделями стиральных машин с движком такого типа. Инверторная стиральная машина обладает более быстрым и комфортным циклом стирки, уровень шума у машин такого типа невелик.

При этом машинки не уступают в экономичности потребления электроэнергии, воды и моющих средств в процессе стирки стиральным машинам, оснащённым традиционными моторами. Инверторная стиральная машина с прямым приводом, что это такое и как выбрать двигатель вы узнаете в этой статье. Здесь вы поговорим о таких стиральных машинах и как они работают.

Что такое инверторная стиральная машина

В современном производстве автоматических стиральных машин, благодаря инновационным научным разработкам, стали всё больше использоваться инверторные двигателя.

Устройство инверторного двигателя в своей конструкции исключает трущиеся части — щётки, что означает тихую работу, несмотря на высокую скорость вращения мотора при режиме отжима.

Прямой привод схема

Типы двигателей стиральных машин

В производстве стиральных машин применены несколько типов двигателей:

  • Инверторный. Главным отличием от традиционного коллекторного мотора то, что устройство инверторного двигателя исключает наличие трущихся щёток. Вращение ротора происходит благодаря электромагнитному полю, а принципом работы инверторного мотора является управление его оборотами и осуществляется частотным преобразователем (инвертором), образующим переменный ток необходимой частоты, контролируя нужную частоту оборотов.
  • Инверторный мотор надёжен и долговечен, благодаря отсутствию сменных деталей. При выборе покупателем стиральной машины покупатели всё чаще отдают предпочтение стиральным машинам, имеющим инверторный мотор, обладающий низким шумом (при режиме отжима больше слышен звук работающего насоса) и энергопотреблением.

Асинхронный мотор

В стиральных машинах были использованы двухфазные (на данный момент стиральные машины ими уже не оснащаются) и трёхфазные асинхронные двигателя. Устройство их простое — это вращающийся ротор и недвижимый статор.

Выбор двигателя

Ротор вращается под действием электромагнитного поля. К минусам такого мотора можно отнести внушительность габаритов детали, невысокий КПД (коэффициент полезного действия), обязательное наличие сложного блока управления, позволяющее с требуемой точностью регулировать скорость вращения. К плюсам можно отнести простую конструктивность, простое обслуживание, невысокий шум и цена.

Коллекторный мотор

Большинство автоматических стиральных машин оснащены именно этим типом двигателя. Они универсальны, работают от переменного и постоянного токов.

Установка мотора

Имеют небольшой размер, способны развивать большую частоту вращения, но при этом издавая характерный звук трущихся по коллектору щёток, требующих замены в процессе эксплуатации.

Прямой привод

Прямой привод (им были оснащены первые стиралки lg) и является инверторным двигателем, в отличие от обычного данный мотор не имеет ротора, но главная его особенность в устройстве и приводе на барабан.

Инверторный мотор

Особенности инверторного двигателя с прямым приводом от обычного в том, что этот инверторный мотор непосредственно подключён к барабану, это означает что он и исключает передачу, и тем самым имеет одинаковую частоту вращения с барабаном стиральной машины.

Принципом работы инверторного двигателя является создание требуемой частоты тока инвертором. Этот инверторный мотор обладает большим сроком службы, надёжностью, низкими показателями энергозатрат, точной регулировкой оборотов барабана и минимальным шумом при работе на любой скорости вращения. К недостаткам относят высокую стоимость и высокую чувствительность к перепадам напряжения в питающей сети.

Прямой привод плюсы

Лучшие инверторные стиральные машины

Технология инженеров-разработчиков из Кореи являет собой новейшую концепцию построения автоматических стиральных машин, основанную на применении иного типа мотора, его устройства и расположения.

Первыми машинками, оснащенными инверторными моторами были стиралки LG Inverter, потом Samsung Crystal Standard. В дальнейшем была запущена в производство стиральная машина Bosch с инверторным двигателем.

Samsung Crystal Standard

Стиральная машина Samsung Crystal Standard является инверторной стиралкой. В данной модели усовершенствован процесс стирки, повысив комфорт и упростив быт её обладателей.

Этому способствует технология Eco Buble (пузырьковая стирка), обеспечивающая результат уже при температуре 15 градусов. Стирка белья становится намного бережней и щадящей, позволят экономить электроэнергию.

Мощная стиралка

Модельный ряд электродвигателей Самсунг очень разнообразен, но эту модель оснастили инверторным двигателем с гарантией на 10 лет. Оснащена удобным содержательным функционалом и привлекательным дизайном.

LG F-1096 ND3

Данная модель компактна имеет фронтальную загрузку белья и обладает значительной вместимостью барабана до 6 кг. Машинка оснащена внушительным функционалом и автоматическим управлением. Модель имеет 13 специальных и стандартных режимов стирки: синтетики, изделий из хлопка, шерсти и других тканей.

Новая стиральная машина

Предусмотрены два ускоренных режима и режим полоскание и отжим. Барабан имеет несколько вариантов вращения для стирки на различных программах.

При отжиме барабан раскручивается до частоты вращения 1000 об/минут, достигая по его окончанию добиться влажности белья 45 — 54%.

Есть возможность отложить старт от 3 до 19 часов, позволяющая произвести пуск машины в удобное время. Оснащение мобильной диагностикой неполадок и ошибок позволяет дистанционно определить возможную поломку. По телефону специалист расшифрует закодированную машинкой звуковую комбинацию.

LG F-1296 ND3

Главной особенностью является наличие функции распознания типа белья, благодаря которому данная модель подбирает и регулирует автоматически оптимальную программу для стирки. Но при желании можно поменять настройки на иные, уменьшая или увеличивая отжим, меняя температуру воды при стирке.

Стиральная машина нового типа

Панель управления при желании блокируется во избежание случайного нажатия кнопок. Стиральные машины этой модели оснащены инверторным двигателем с прямым двигателем с уровнем шума, не превышающим 74 дБ.

Стоит ли покупать инверторную стиральную машину

Ознакомившись подробнее со всеми достоинствами и недостатками современных стиралок, каждый сумеет сделать правильный выбор стиральной машины. Следует отметить, что наличие инвертора необязательно сопровождается востребованным качеством стирки или отжима, наличием нужных функций и потребует меньше затрат на обслуживание стиральной машины.

Безусловно, инверторный мотор имеет ряд преимуществ перед традиционными двигателями, но увеличивает стоимость всей стиральной машинки в целом, поэтому стоит ли брать стиралку только из-за ее преимуществ или всё-таки следует обратить внимание на наличие желаемого современного функционала, габаритов, стоимости образца техники и других характеристик.

стоит ли покупать инверторную стиральную машину

Преимущества инверторного мотора

Что такое инверторный двигатель и инверторная стиральная машина с инверторным двигателем мы поймём, рассмотрев ряд ряд их характеристик:

Экономия энергии в стиральных машинах, оснащёнными инверторными двигателями, особенно с двигателями с прямым приводом, достигает 20%, благодаря отсутствию трущихся элементов щёток в «прямом приводе» и приводного ремня.

Преимущества инверторного двигателя стиральной машины

Данный тип двигателя производит быстрый набор оборотов, с точностью регулирует и поддерживает нужную частоту вращения, а при необходимости совсем не разгонятся.

Инверторный мотор экономит воду

Обладая высокой мощностью позволяет стиральной машине выполнять качественный отжим белья при частоте вращения барабана до 2000 об/мин, неплохой вариант покупки моделей для тех, кто не обладает достаточно просторным местом для сушки белья, так как бельё выходит после стирки с минимальной влажностью.

Интеллектуальное и точное управление позволяет точно выполнять инверторной стиральной машине все заданные пользователем программы, это качество позволяет и экономить воду.

Долговечен из-за простоты своего устройства, главным образом исключая наличие щёток. Производители гарантируют его работу на 10 лет.

Видоизменённая конструкция и незначительный наклон барабана при использовании инверторного мотора позволяет, пусть и незначительно сэкономить воду. Экономия незначительная примерно до 10%, но для кого-то это будет веский аргумент при выборе стиралки.

Повышает эффективность стирки

Повышение эффективности стирки достигается стабильной работой мотора, высокими оборотами при отжиме, максимально удаляя из белья моющий раствор в промежутках между полосканиями.

Инверторный двигатель при работе создаёт незначительный уровень шума, вращая барабан машинки даже на больших скоростях, создавая комфорт и уют в доме пользователя.

Меньший уровень шума

Достигается это плавным вращением ротора, а на прямых приводах и невысокой частотой его вращения, синхронной (одинаковой) с барабаном. Особенно тихо работают машинки с прямым приводом, исключающие в своей конструкции и приводной ремень.

Экономия электроэнергии

Современные стиралки классифицируются по классу энергопотребления, качеству стирки и отжима, способу загрузки и многим другим параметрам.

Они имеют огромный модельный ряд разнообразных габаритов, включающий в себя различный дизайн и функционал.

Но следует заметить, что каждый покупатель, рассмотрев плюсы и минусы предложенных на рынке моделей, должен индивидуально обозначить требования при покупке данного агрегата.

Двигатели стиральных машин

Какими же критериями руководствоваться при покупке

Стиральная машина с инверторным двигателем имеет ряд неоспоримых преимуществ и не только по положительным характеристикам своего мотора, но и в целом всего изделия, так как оснащается огромным функционалом и ее можно загружать большим количеством белья.

Такой тип машинки позволяет не акцентировать своё внимание на её тихой работе. Выбрать двигатель такого типа рекомендован семьям, имеющим маленьких детей. По размерам существуют и узкие стиральные машины с инверторным двигателем. Для небольших ванных комнат это является большим плюсом.

Недостатки

Недостатки инверторного мотора в его высокой стоимости и цены ремонта в случае поломки. Также не мала стоимость самого управляющего модуля, включающего в себя инвертор, осуществляющий преобразование тока нужной частоты.

Стиральные машинки с инверторными двигателями также оснащаются внушительным функционалом и отличным дизайном, что делает их по стоимости далёкой от эконом-варианта.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector