Применение электродвигателей в бытовой технике

Подписка на рассылку

Бытовые электродвигатели сегодня заслуженно считаются практически базовым компонентом бытовых электроприборов. Так как бытовые электромашины и приборы отличаются по своим функциональным и мощностным возможностям, то и конструкции электродвигателей обладают существенными различиями. Бытовые электродвигатели, согласно основной классификации, делятся на электродвигатели для бытовой техники постоянного и переменного тока.

Так, асинхронные электродвигатели переменного тока используются при производстве холодильников, вентиляторов, стиральных машин и проигрывателей. А коллекторные электродвигатели переменного тока, имеющие более сложную структуру, используются при производстве кофемолок, пылесосов, электроплит, миксеров, дрелей, перфораторов и прочих машин, которые должны обладать высокой частотой вращения.

Принцип работы асинхронного электродвигателя

Современные электродвигатели для бытовой техники обычно обладают сходной структурой: ротором, который связан с механизмом, и статором, на котором находится обмотка возбуждения. Бытовые электродвигатели переменного тока, используемые при производстве бытовой техники, бывают асинхронные и синхронные. Структура асинхронного двигателя предполагает подачу энергии к ротору с помощью электромагнитной индукции. Такие двигатели отличает высокая надежность работы и дешевизна. Что касается основных компонентов этой разновидности двигателей, то основными частями является статор и ротор. Статор представляет собой электрический компонент, собранный из железных пластин, которые образуют группы электромагнитов, расположенных таким образом, что получается цилиндр. Хотя бы один плюс такого магнита располагается по направлению к центру. Магнитные полюса реализованы посредством намотки по часовой и против часовой стрелки медного провода. В результате получаются катушки — северный и южный полюс. А ротор является вращающимся элементом, состоящим из группы электромагнитов, которые находятся вокруг цилиндра с плюсом. Ротор обращен к статору и находится внутри статора. В результате магнитное поле статора движется под влиянием источника питания переменного тока, а индуцированное магнитное поле ротора следует за вращением поля статора.

Электродвигатели серии КД

Электродвигатели серии КД являются разновидностью асинхронных электродвигателей переменного тока. В их обмотку включены конденсаторы, которые и определяют фазу сдвига тока. Электродвигатели серии КД подключаются в однофазную сеть с помощью специальных микросхем. Данная разновидность бытовых электродвигателей подразделяется на трехфазные и двухфазные, которые определяются по способу схемы подключения.

Применяются электродвигатели серии КД при производстве бытовой техники небольших мощностей (магнитофоны, проигрыватели, циркуляционные насосы водных и отопительных систем, воздуходувках, дымососы отопительных систем и пр.).

Бытовые электродвигатели и их использование

Благодаря глобальной электрификации наша жизнь стала более комфортной и уютной. Быт современного человека невозможно представить без электроприборов. Немало бытовой техники, которая сплошь работает на электричестве, используется сегодня в каждом доме. Даже сельский быт изобилует различными устройствами, делающими хозяйство более прогрессивным и менее обременительным для своего владельца.

В данной статье мы затронем тему бытовых электродвигателей, которые верно служат в наших пылесосах, в стиральных машинах, в кофемолках, в кухонных комбайнах, в микроволновках, и во многих других бытовых приборах, используя которые мы даже не задумываемся о том, как они устроены, и насколько важна в них роль электродвигателя.

Бытовые электродвигатели — это не промышленные агрегаты на много киловатт, это часто результат работы инженерной мысли по оптимизации обычных, казалось бы, принципов, с целью свести недостатки к минимуму, и при этом повысить эффективность, применительно к конкретному прибору. Нужно чтобы двигатель был компактным, по возможности не шумным, и не потреблял бы слишком много электроэнергии, при этом точно выполнял бы возложенные на бытовой прибор функции.

Начнем с кухни. На каждой кухне есть микроволновка. На некоторых кухнях есть кухонный комбайн, и кофемолка, и даже посудомоечная машина. Рассмотрим двигатели этих приборов.

Рециркуляционный насос посудомоечной машины, призванный закачать воду в моющие души машины, имеет в качестве привода небольшой однофазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Частота вращения ротора составляет примерно 2800 оборотов в минуту, а мощность его может быть разной — от 60 до 180 ватт обычно, в зависимости от вместительности посудомоечной машины.

Обмотка двигателя оснащена параллельно рабочим конденсатором, типичная емкость которого составляет 3 мкф. Данный двигатель прекрасно справляется со своей задачей — вращает крыльчатку насоса, нагнетает воду.

В микроволновой печи мотора два. Первый из них вращает поворотный столик. Здесь нужна больная мощность и низкие обороты, поэтому данный двигатель синхронный, и хоть и является однофазным, но имеет шестереночный редуктор. В качестве ротора здесь круглый постоянный магнит, который вращается со скоростью до 3000 оборотов в минуту, однако редуктор понижает обороты до 2,5 — 6 оборотов в минуту, которые и передаются столику.

Мощность этого небольшого шайбообразного мотора составляет от 2,5 до 5 ватт, а напряжение питания может быть 21, 30 или 220 вольт, в зависимости от модели микроволновки. Со своей задачей — вращать столик с тяжелой посудой — данный мотор-редуктор справляется на ура.

Еще в микроволновке есть вентилятор системы охлаждения магнетрона. Данный вентилятор приводится во вращение однофазным асинхронным двигателем, мощностью от 10 до 50 ватт, скорость вращения ротора которого составляет 1200 — 1300 оборотов в минуту. Статор двигателя набран из пластин электротехнической стали, ротор — просто стальной цилиндр с впрессованным валом.

Рабочая обмотка изготовлена из тонкого эмальпровода, и расположена на пластиковом каркасе, надетом на статор. Имеется здесь и пусковая обмотка, роль которой выполняют короткозамкнутые одиночные витки большого сечения, расположенные по краям статора, и формирующие при включении пусковой момент.

Мотор не отличается высоким КПД, однако со своей функцией — вращать вентилятор, гнать воздух через радиатор магнетрона, справляется.

В кофемолках применяют однофазные коллекторные моторы. Такие моторы имеют обмотки как на статоре, так и на роторе. Через коллекторно-щеточный узел питание подается на обмотки ротора, и скорость вращения лезвий кофемолки получается огромной.

Моторы типичных домашних кофемолок питаются переменным током, и обладают мощностью до 180 ватт. Они развивают обороты значительно превышающие 3000 в минуту, и могут достигать 20000 и более оборотов в минуту, это особенность коллекторных моторов.

Кухонный комбайн также оснащен однофазным коллекторным двигателем, однако более мощным, чем в кофемолках. Мощность двигателя кухонного комбайна может достигать киловатта, а обороты здесь регулируются посредством тиристорных схем управления, по принципу наподобие светорегуляторов — диммеров.

Преимущество коллекторного двигателя, применительно к кухонному комбайну, — высокий крутящий момент и высокие максимальные обороты, поскольку двигатель не является ни синхронным, ни обычным асинхронным, его скорость мало зависит от частоты, больше — от среднего тока.

Теперь переместимся в ванную комнату. Здесь, конечно, автоматическая стиральная машина. С самого начала в них применялись коллекторные двигатели с тиристорным регулированием оборотов. Такой двигатель оснащен таходатчиком, который позволяет электронике точно устанавливать скорость вращения барабана стиральной машины при любой степени загрузки.

Маленький шкив на валу двигателя значительно меньше по диаметру, чем ротор, и при оборотах, достигающих 10000 в минуту, на барабан через ремень передается 1000 оборотов в минуту, а мощность может лежать в диапазоне от 200 до 800 ватт.

В более современных стиральных машинах применяются моторы прямого привода, бесщеточные асинхронные моторы. В качестве ротора — внешний ротор с 12 постоянными магнитами, а в качестве статора — внутренний 36 катушечный статор. Катушки объединены в три группы по 12 штук, и позволяют реализовать трехфазное частотное управление скоростью вращения барабана (частота до 300 герц) посредством электронного BLDC – контроллера, и мощностью (моментом вращения) посредством ШИМ — регулирования.

Данные моторы относятся к асинхронным, и управляются при помощи BLDC – инвертора, где постоянное напряжение в районе 325 вольт подается импульсами последовательно на три группы катушек статора. Скорость достигает 1500 оборотов в минуту, а мощность в районе 1300 ватт.

Далее, конечно, вспомним пылесос. Двигатели для пылесосов изначально всегда были коллекторными. Здесь и обороты до 10000 в минуту, и мощность до 2 киловатт. Громкими такие моторы оказываются из-за особенности конструкции турбины, которая приводится во вращение.

Наиболее передовые пылесосы с импульсными магнитными моторами, где на роторе расположены постоянные неодимовые магниты, достигают 100000 оборотов в минуту за счет опять же BLDC – импульсной технологии управления. Такие моторы являются настоящим чудом инженерной мысли. Мотор интегрирован в систему всасывания и фильтрации, мощность при работе достигает 1300 ватт, то есть такой мотор в пылесосе работает более эффективно, чем коллекторный.

Комнатные трехскоростные вентиляторы работают на однофазных асинхронных моторах переменного тока, мощностью 60 ватт. Эти моторы имеют на статоре четыре обмотки, соединенные последовательно между собой и с конденсатором емкостью 1,2 мкф, хотя двигатель и является однофазным. Обмотки, соединенные между собой последовательно в замкнутую цепь статора, при переключении комбинируются в две параллельные цепи в трех различных комбинациях, так получаются доступны три различные скорости вращения вентилятора.

Итак, мы рассмотрели десять бытовых электродвигателей из наиболее часто встречающихся в быту приборов. Конечно, это не все двигатели, есть еще разнообразные фены для волос, машинки для удаления катышков, бритвы, ткацкие станки, дрели, шуруповерты, увлажнители воздуха (из первых), помпы для аквариумов, швейные машинки, принтеры и много чего еще. Если перечислять все двигатели, не хватит и десяти страниц.

Надеемся, что этот небольшой обзор был для вас полезным, и вы теперь знаете, какие электродвигатели работают в ваших бытовых приборах, которыми вы каждый день пользуетесь, и может быть даже не подозревали, что там все устроено именно так.

Что можно сделать из двигателя от стиральной машины?

Иногда старая бытовая техника меняется на более совершенную и экономичную. Так случается и со стиральными машинами. Сегодня актуальны полностью автоматизированные модели этих бытовых устройств, производящие стирку практически без участия человека. А старые модели вряд ли можно продать, поэтому их чаще всего сдают в металлолом.

Та же участь ждёт и новые агрегаты, которые по какой-то причине сломались, но ремонтировать их нецелесообразно. Но не стоит спешить избавляться от стиральных машин с исправными электродвигателями. Из двигателей можно сделать много самодельных устройств для дома, дачи, гаража и собственного комфорта.

Что можно собрать?

Многое зависит от типа и класса электродвигателя, который станет для вас отправной точкой для задумок.

Если это мотор от старой модели, произведённой ещё в СССР, то наверняка он асинхронного типа, с двумя фазами, пусть не особо мощный, зато надёжный. Такой мотор можно приспособить под многие самоделки, которые найдут применение в быту.

Другой тип двигателей от старых «стиралок» – коллекторный. Эти двигатели могут работать как от постоянного, так и от переменного тока. Довольно скоростные модели, которые могут разгоняться до 15 тыс. об/мин. Обороты можно регулировать дополнительными устройствами.

Третий тип моторов носит название прямого бесколлекторного. Это современная группа электроприводов, не имеющих какого-то стандарта по своему оснащению. Но классы у них стандартные.

Ещё двигатели бывают либо с одной, либо с двумя скоростями. Эти варианты имеют строгую скоростную характеристику: 350 и 2800 об/мин.

Современные инверторные двигатели редко встречаются на свалках металлолома, но на них имеются довольно перспективные планы у любителей смастерить что-нибудь очень полезное для семьи, да ещё с электронным управлением.

А вот неполный список устройств, что вполне можно соорудить своими руками на основе рабочего электродвигателя от стиральной машины:

• генератор;
• точило (наждак);
• фрезерный станок;
• сверлильный станок;
• корморезка;
• электровелосипед;
• бетономешалка;
• электропила;
• вытяжка;
• компрессор.

Как подключить двигатель?

Одно дело – задумать сооружение полезного для хозяйства агрегата на основе электродвигателя от «стиралки», а другое – выполнить задуманное. Например, нужно знать, как подключить извлечённый из корпуса машинки двигатель к электрической сети. Давайте разбираться.

Итак, будем считать, что двигатель мы извлекли, установили на прочной ровной поверхности и закрепили, так как нам предстоит испытать его работоспособность. А это значит, что его нужно будет крутить без нагрузки. В таком случае он может развить высокую скорость – до 2800 об/мин и выше, что зависит от параметров мотора. При такой скорости, если корпус не закрепить, может что угодно произойти. Например, в результате критического дисбаланса и высокой вибрации двигателя возможно его значительное смещение и даже падение.

Но вернёмся к тому, что у нас мотор надёжно закреплён. Второй шаг – подключить его электрические выводы к электросети напряжением 220 В. А так как все бытовые приборы рассчитаны именно на 220 В, то с напряжением проблем нет. Проблема заключается в определении назначения проводов и правильном их подключении.

Для этого нам понадобится тестер (мультиметр).

В самой машинке двигатель подключается посредством клеммной колодки. К ней выведены все разъёмы проводов. В случае с двигателями, работающими на 2-х фазах, на клеммную колодку выводятся пары проводов:

• от статора двигателя;
• от коллектора;
• от тахогенератора.

На двигателях машинок старшего поколения нужно определиться с парами электрических выводов статора и коллектора (это можно и визуально понять), а также измерить тестером их сопротивление. Так можно выявить и как-то пометить рабочую и возбуждающую обмотки в каждой паре.

Если визуально – по цвету или направлению – выводы обмоток статора и коллектора невозможно идентифицировать, то их нужно прозвонить.

В электродвигателях современных моделей всё тем же тестером ещё определяются выводы с тахогенератора. Последние не будут участвовать в дальнейших действиях, но их следует удалить, чтобы не путать с выводами других устройств.

Измеряя сопротивление обмоток, определяют их назначение по полученным величинам:

• если сопротивление обмотки близко к 70 Ом, то это обмотки тахогенератора;
• при сопротивлении, близкому к 12 Ом, можно с уверенностью считать, что измеряемая обмотка является рабочей;
• возбуждающая обмотка по значению сопротивления всегда ниже рабочей (менее 12 Ом).

Далее займемся подключением проводов к домашней электрической сети.

Операция ответственная – при ошибке могут сгореть обмотки.

Для электрических подключений используем контактную колодку двигателя. Нам нужны только провода статора и ротора:

• сначала монтируем выводы на колодку – у каждого провода своё гнездо;
• один из выводов обмотки статора соединяем с проводом, идущим к щётке ротора, используя для этого изолированную перемычку между соответствующими гнёздами колодки;
• второй вывод обмотки статора и оставшуюся щётку ротора направляем с помощью 2-жильного кабеля с вилкой в электрическую сеть (розетку) 220 В.

Коллекторный двигатель должен сразу начать вращаться при подключении кабеля от двигателя в розетку. Для асинхронного – необходимо подключение в сеть через конденсатор.

А двигатели, работающие ранее в активаторных стиральных машинах, нуждаются для запуска в пусковом реле.

Этапы изготовления самоделок

Рассмотрим варианты самодельных устройств на основе двигателей от «стиралок».

Генератор

Смастерим генератор из асинхронного двигателя. Следующий алгоритм поможет в этом.

1. Разобрать электродвигатель и извлечь ротор.
2. На токарном станке снять выступающий над боковыми щёчками слой сердечника по всей окружности.
3. Теперь следует углубиться в слой сердечника на 5 мм для вставки неодимовых магнитов, которые нужно будет приобретать отдельно (32 магнита).
4. Сделать замеры длины окружности и ширины сердечника между боковыми щёчками ротора, а затем вырезать по этим размерам шаблон из жести. Он должен точно повторять поверхность сердечника.
5. Разметить на шаблоне места крепления магнитов. Они располагаются в 2 ряда, на один полюсный сектор – 8 магнитов по 4 магнита в ряду.
6. Далее приклеивается жестяной шаблон на ротор разметкой наружу.
7. Аккуратно суперклеем приклеиваются к шаблону все магниты.
8. Промежутки между магнитами заполняются холодной сваркой.
9. Поверхность сердечника шлифуется наждачной бумагой.
10. Тестером отыскивается вывод с рабочей обмотки (сопротивление её выше возбуждающей обмотки) – он будет нужен. Остальные провода – удалить.
11. Провода рабочей обмотки нужно направить через выпрямитель на контроллер, который нужно соединить с аккумулятором. Перед этим ротор вставить в статор и собрать электродвигатель (теперь он генератор).

Самодельный генератор готов осветить пару комнат в доме, если случится авария с электросетью, а также сможет обеспечить просмотр любимого сериала по телевизору.

Правда, просмотр сериала придётся проводить при свечах – мощность генератора не так велика, как хотелось бы.

Точило

Самым распространённым самодельным инструментом, смонтированным из двигателя СМ, является наждак (точило). Для этого необходимо закрепить двигатель на надежную опору, а на вал насадить наждачный круг. Лучшим вариантом закрепления наждака будет приварка к торцу вала трубы с нарезанной внутренней резьбой, равной по длине двойной толщине наждачного круга. При этом нельзя нарушить центровку этой самодельной муфты, иначе биение круга превысит допустимые пределы, которые и наточить не дадут, и подшипники разобьют.

Резьбу нарезать вразрез вращения круга, чтобы болт, удерживающий круг на валу, при работе не выкручивался, а затягивался. Круг крепится болтом с шайбой, проходящим через центральное отверстие и вкручивающимся во внутреннюю резьбу приваренной к валу муфты.

Самодельная бетономешалка

Для этого самодельного устройства, кроме двигателя, потребуется и сам бак агрегата, в котором происходила стирка. Подойдёт только стиральная машина круглой формы с активатором на дне бачка. Нужно будет снять активатор, а на его место приварить лопасти П-образной конфигурации, изготовленные из листового металла толщиной 4-5 мм. Лопасти привариваются под прямым углом к основанию. Для установки бетономешалки нужно смонтировать из уголка подвижную раму, и на неё навесить бак стиральной машины, ставшей удобной бетономешалкой.

Останется только подумать, как фиксировать бак в разных положениях.

Фрезер

Чтобы сделать фрезер, нужно выполнить несколько операций.

1. Двигатель извлекается и очищается от грязи и пыли.
2. Из фанеры смастерить по размерам двигателя коробку-стол из трёх сторон. Высота её должна равняться трём длинам двигателя. Дно коробки монтируется в 5 см от поверхности пола. В крышке заранее прорезаются отверстия для охлаждения двигателя.
3. Вся конструкция укрепляется уголками на саморезах.
4. Установить цангу на вал двигателя через переходник. Она предназначается для крепления фрез.
5. Со стороны задней стенки монтируются из труб 2 стойки, которые будут служить в качестве подъёмника, чтобы была возможность регулировать вылет инструмента. На стойках крепится двигатель, а роль подъёмного механизма будет выполнять резьбовая шпилька, установленная под дно двигателя и упирающаяся нижним своим концом в гайку на поверхности дна коробки.
6. На шпильку жёстко крепится поворотное колесо.
7. Конструкция завершается установкой амортизационных пружин, нужных для облегчения подъёма двигателя и гашения его колебаний.
8. В схему двигателя необходимо включить регулятор оборотов. Произвести изоляцию всех электрических контактов.

Сверлильный станок

Для сверлильного станка необходимо сделать тяжёлое квадратное основание из уголков и толстого листового металла. У одной из сторон основания приварить вертикально швеллер нужной длины. К нему прикрепить малую продольную подачу, используемую в токарном станке. Она будет выполнять функцию вертикальной стойки.

К вертикальной стойке прикрепить двигатель от стиральной машины – для этого на ней имеется площадка в форме круга. Двигатель крепится на 2-х болтах к площадке, но между ними следует установить фанерную проставку для плотного соединения. На вал двигателя устанавливается патрон через переходник, выводятся провода к электросети, монтируется в схему регулятор оборотов.

Ленточная пила

Так как ленточная пила представляет собой замкнутую ленту с режущими зубьями, то она вращается между двумя шкивами, которые приводятся в действие двигателем. Соорудить небольшую домашнюю пилораму не представляет трудности, если применить для вращения шкивов вал двигателя от стиральной машины. Один из шкивов можно насадить на вал мотора, или же использовать ременную передачу вращающего момента одному из рабочих шкивов.

Вытяжка

На вал двигателя следует смонтировать лопастное устройство, соорудить вентиляционную раму с элементами крепежа для двигателя и собрать агрегат, снабдив его электрическим кабелем для подключения к электрической сети. Далее подготовить место установки вытяжки, например, сквозное отверстие в стене или крыше помещения, в которое планируется оборудовать вытяжку, переоборудовать раму окна. В это отверстие вставить раму вентилятора с двигателем и крыльчаткой, а потом уплотнить её по периметру и облагородить.

Лучше взять двигатель для вытяжки с возможностью реверса, чтобы эксплуатировать агрегат не только в качестве вытяжки, но и как приточный вентилятор.

Подойдет такая переделка для гаража, теплицы, подвала с продуктами, оранжереи, кухни.

Корморезка

Устройство для резки кормов можно сделать из машинки-автомата, используя её двигатель и барабан со своими подшипниками и механизмом вращения. Заранее в барабане необходимо заточить и выгнуть режущие отверстия по типу обычной овощерезки.

• Сваркой монтируется рама по размерам барабана для навески оборудования.
• К раме между стоек крепится вращающийся механизм с барабаном.
• Через редуктор барабан соединяется с двигателем.
• Далее нужно соорудить и прикрепить к раме корпус корморезки с загрузочным лотком. Корпус устанавливается сверху над барабаном с таким расчётом, чтобы корма попадали после загрузки на внешнюю сторону вращающегося барабана с отверстиями-ножами, резались и, измельчившись, проскакивали внутрь барабанного пространства.
• По мере наполнения устройства готовым кормом нужно остановить корморезку и освободить её от содержимого,

Другие варианты

Из других самоделок, для которых используются умельцами двигатели от стиральных машин, можно отметить самые интересные. Например, кто-то додумался приспособить такой мотор на свой велосипед, чтобы не крутить педали. Другому удалось соорудить зернодробилку, а третьему – заточной (или точильный) станок. Даже дошла очередь до такой сложной техники, как газонокосилка на колёсах и ветрогенератор.

И это далеко не предел для народных умельцев.

Полезные советы

Чтобы использование самодельной техники было в радость и на пользу, нужно соблюдать при изготовлении всевозможных переделок и их эксплуатации элементарные правила электро- и пожаробезопасности.

Кроме того, нужно понимать, что для многих самодельных инструментов не требуется большой скорости вращения двигателя. Поэтому необходимо устанавливать устройства для регулировки и даже ограничения оборотов.

О том, как сделать фрезер из мотора от стиральной машины своими руками, вы можете узнать ниже.