Контроллер скорости двигателя стиральной машины
2 Схемы
Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов
Регулировка вращения и реверс мотора от стиральной машины
Сейчас мы рассмотрим как управлять вращением мотора стиральной машины, скоростью и направлением. Этот материал является продолжением темы подключения моторов от СМА, поднятой по многочисленным просьбам посетителей сайта 2 Схемы.
Сразу заметим, что это коллекторный двигатель, для которого не нужен пусковой конденсатор. Этот двигатель, как правило, оснащен тахометром, который являясь частью обратной связи стабилизирует частоту вращения. Без него мотор может чрезмерно увеличить обороты, вплоть до отказа двигателя. Электродвигатели этого типа быстродействующие, могут выдавать даже несколько тысяч оборотов в минуту, что может быть помехой в некоторых устройствах.
Прежде всего по наклейке на корпусе двигателя необходимо прочитать, какая мощность у него. В качестве альтернативы проверьте ваттметром, вставленным в розетку электросети, чтобы узнать сколько энергии потребляет мотор. Эти типы двигателей обычно потребляют несколько сотен ватт мощности. В разных источниках указано энергопотребление от 120 до 360 Вт.
Двигатель имеет две скорости вращения. На холостом ходу (на стирке) мотор потребляет мощность 40 Вт. Вторая скорость вращения, при которой двигатель потребляет 300 Вт мощности (при отжиме). Эти скорости изменяются соответствующим переключением обмоток на статоре двигателя. Во время отжима обороты двигателя могут составлять даже несколько тысяч об/мин.
Подключение двигателя от СМА к сети 220 В
При подключении коллекторного двигателя к сети, один конец щетки и провода обмотки подключаем вместе (или ставим перемычку на контактную колодку), другой конец проводов подключаем к сети 220 В.
Направление вращения мотора будет зависеть от коммутации проводов обмотки, подключенных к 220 В. Если нужно изменить направление движения мотора – установите перемычку на другую пару проводов, или задействуйте двухсекционный переключатель, как показано на схеме.
Схема простого регулятора скорости мотора
Конечно скорость лучше всего контролируется инвертором, но для несложных любительских устройств должно быть достаточно простых самодельных регуляторов.
Китайские модули регуляторов оборотов
На сайтах магазинов по электронике есть готовые регуляторы оборотов, например вот такой:
Контроллер скорости 400 Вт, 50/60 Гц, 220 В переменного тока. Цена примерно 1000 руб.
В этом контроллере используется инверторная схема, то есть широкий диапазон регулирования скорости. Подходит для двигателя переменного тока 220 В 50/60 Гц. Диапазон регулирования скорости составляет 90-1400 об / мин 50 Гц, 90-1700 об / мин 60 Гц. Способ подключения:
Красный – это основной провод двигателя, желтый провод – заземления. Просто подключите блок согласно электросхеме и убедитесь в правильности.
В общем варианты есть разные, и задействовав такой модуль можно на базе мотора от стиралки сделать действительно неплохое и полезное устройство, например шлифовальный станок для мастерской.
Моя новая датагорская статья посвящена теме о превращении электродвигателя от стиральной машины в электропривод с поддержанием частоты оборотов и набором защит для небольшого токарного станочка.
Хитрый и полезный чип Atmel U211B нам в помощь. У кого имеется старый движок без дела — смело к паяльнику. Далее описана практическая реализация контроллера для его запуска и регулировки оборотов.
Содержание / Contents
↑ Интро
Всё началось с удачного приобретения: маленького токарного станочка. Точный, не раздолбанный грубым обращением, но вот с приводной частью была беда. Предыдущий владелец использовал, по всей видимости, обычный асинхронный двигатель, а обороты регулировал перекидыванием ремня с одной пары шкивов на другую. Это лучше, чем ничего, но всё-таки далеко не самый правильный подход.
Нам хотелось иметь возможность регулировать обороты в широких пределах, что позволяет обрабатывать заготовки разных диаметров с одинаковой лёгкостью.
↑ Мой двигатель от стиралки
ВНИМАНИЕ! Нельзя включать двигатели с последовательным возбуждением без нагрузки и без регулятора оборотов. У них теоретически нет такого понятия, как обороты холостого хода. Двигатель может раскручиваться до чудовищных оборотов, т. е. уходить вразнос.
Если хотите проверить работоспособность двигателя, можно ткнуть на секунду. Надолго оставлять нельзя!
↑ Датчик оборотов
Это просто маленький генератор переменки. Задача состоит в том, чтобы подсчитать количество импульсов, если по каким-то причинам они следуют слишком медленно, контроллер «поддает газу» пока обороты не придут в норму.
Благодаря обратной связи можно крутить двигатель даже очень медленно, не теряя в крутящем моменте.
Не забывайте, чтобы дать значительную нагрузку двигателю, нужно использовать дополнительный вентилятор охлаждения, т. к. производительности родной крыльчатки на низких оборотах не хватает.
↑ Электроника. Почему Atmel U211B?
Микросхема U211B от Atmel обещала точно такой же функционал, но схема немного проще, плата немного проще, настройка существенно проще.
Смотрите сами:
Существуют версии схемы на U211B для работы с оптическими датчиками и датчиками Холла. Примеры различных применений можно найти в документации на микросхему (см. архивы к статье). Тех, кто хочет глубже разобраться в теме, ещё раз отсылаю к даташиту.
↑ Настройка контроллера оборотов и защиты
Подстроечник R8 задаёт чувствительность защиты. Мне пришлось его открутить почти до конца вправо, похоже номинал R4 всё-таки великоват. На среднем положении R8 двигатель вообще не стартовал.
Подбором R16, R17 устанавливаются минимальные и максимальные обороты.
Подстроечник R10 задаёт минимальное напряжение на двигателе. Если вы даже закоротите R16 и переменником R15 выставите обороты в ноль, мотор будет продолжать крутиться от этого напряжения, но без стабилизации оборотов.
Если вал двигателя остановить, контроллер это поймет и попытается его перезапустить импульсами полной мощности. Сначала короткими, потом более длинными.
С11 — задающий элемент преобразователя частоты в напряжение. В зависимости от того, сколько импульсов на 1 оборот дает датчик, он может отличаться в очень широких пределах. В нашем случае 22 нФ работает нормально.
↑ Электродвигатель в работе, фото и видео
На видео есть попытка дать нагрузку на вал рукой. Не повторяйте такого хулиганства, не нарушайте ТБ!
UX-52 – Китайский регулятор оборотов. Обзор, тестирование, доработка.
Выписал данный регулятр с Али для своего коллекторного двигателя от стиральной машины (510 W при 15000 об/мин):
По возможности полностью попытался разобраться с этим девайсом. По обзору в интернете народ в основном себе выписывает и использует вот такой регулятор:
Мой отличается от них не только ценой (мой 1004 руб. против 697 руб. в апреле 2019 г. на Али с бесплатной доставкой) но и наличием встроенного электронного тахометра с цифровым дисплеем. Внимательно изучив эту железяку пришел к выводу, что она предназначена изначально для регулировки оборотов асинхронного двигателя о чем и свидетельствует схема подключения на корпусе.
До сих пор я не сталкивался с тем, что регулировать обороты асинхронного двигателя можно не только частотником но и в принципе вот таким регулятором. С трудом нашел в интернете фото асинхронного движка с таходатчиком и видео, где человек подключает асинхронный электродвигатель с немыслимыми для меня и асинхронного электродвигателя 17500 об/мин. и таходатчиком на нем. yandex.ru/video/search?fi…%8C&noreask=1&path=wizard
Видимо для таких специальных электродвигателей к стиральным машинам изначально и был изготовлен регулятор UX-52. Потому как на мой взгляд нельзя регулировать обороты у классического асинхронного электродвигателя напряжением без последствий для него. Ну а для коллекторного регулировка этим UX-52 да и US-52 будет в самый раз.
Так как в наличии у меня такого движка нет провел опыт с подобным движком но без таходатчика.
Работает зараза, но даже с небольшим напряжением на входе двигатель набирает свои обороты, мощность при этом маленькая – можно остановить за шкив.
Уверенность в том что регулятор предназначен для асинхронных электродвигателей укрепилась также и в том, что встроенный конденсатор 12Мкф 470V как раз и нужен только для работы асинхронника. Да и схема подключения на самом регуляторе нарисована для работы асинхронного электродвигателя.
Встроенный тахометр рассчитан на максимальное число оборотов 5000, если поднимаешь выше то несет ерунду. Произвел замеры разных параметров данного регулятора при помощи моего коллекторного электродвигателя на холостом ходу и под нагрузкой – прижимал шкив дощечкой товодя потребляемый ток до 3А. Замерял обороты этим механическим прибором (погрешность 1%) и я ему верю:
Выводы: не стоит переплачивать за UX-52 так как встроенный цифровой тахометр показывает примерно в 1,5 раза меньше реальных оборотов. Вполне сойдет и US-52 без этой приблуды. Результаты испытаний и схемы:
Теперь о переделке регулятора для своего электродвигателя. Установленный в данном регуляторе динистор ВТ137 600Е на 8 ампер на явно маловатый радиатор долго не протянет и я выбросив громоздкий конденсатор на 12 Мкф изготовил самопальный радиатор и через пасту КПТ-8 закрепил на его месте на пластиковых стойках – корпус данного динистора с сетью не развязан.
Как подключить регулятор оборотов к электродвигателю от стиральной машины
Электромотор от стиральной машины можно с пользой использовать в хозяйстве. Но если его подсоединить к электросети напрямую, то он будет выдавать максимальные обороты. Решить эту проблему можно с помощью регулятора оборотов.
Среди любителей мастерить всякие полезные вещи своими руками большой популярностью пользуется электромотор от старой стиральной машины. Такие стиралки выпускались еще в советские времена. Сейчас они безнадежно устарели и по своему прямому назначению практически не используются, а вот исправный электродвигатель от стиральной машины может пригодиться. Но здесь есть одна проблема – мотор старой машинки вырабатывает 1250 оборотов при мощности всего в 180 Вт. Небольшие электрические поделки будут работать хорошо, но этого явно недостаточно для нормальной работы даже обычного наждака – при малых оборотах увеличивается износ наждачного камня. Изготовить самодельный дровокол с электромотором или другое серьезное устройство и вовсе не получится, но выход есть.
На рынке сейчас предлагаются в широком ассортименте электродвигатели от стиральной машины автомат современного образца, например, марки Индезит (Indesit). Среди них уже можно подобрать агрегат нужной мощности со скоростью вращения вплоть до пятнадцати тысяч оборотов. Но и здесь домашний мастер может столкнуться с трудностями – если такой электромотор для стиральной машины подсоединить к электросети напрямую, то он сразу будет выдавать максимальные обороты, а повышенная скорость нужна не всегда. Решить данную проблему можно, подключив регулятор оборотов для электрического двигателя. Его можно купить или же собрать своими руками.
Есть несколько способов получить нужный регулятор оборотов для уже имеющегося электромотора:
Последний вариант кому-то может показаться слишком сложным и хлопотным. Но, занявшись данным вопросом серьезно, вы поймете, что можно сделать качественный регулятор под электромотор для стиральной машины даже не имея специальных навыков и больших познаний в области радиоэлектроники. Такой регулятор сможет поддерживать достаточную мощность при любой скорости вращения и обеспечивать подключение мотора к оборудованию разного типа.
Какие моторы стоят в стиралках
Большая часть встречающихся на рынке стиральных машин оборудовано моторами коллекторного типа. Для их функционирования не требуются конденсаторы, поэтому их можно включать в электросеть сразу же напрямую, что довольно удобно.
Стандартный коллекторный электромотор для стиральной машины в своем составе имеет:
Для регулировки и управления скоростью двигателя задействуются именно датчики и тахогенераторы, поэтому если планируется запустить электромотор для стиральной машины от электросети напрямую, то они не понадобятся. Но для подключения качественного регулятора оборотов, поддерживающего мощность при номинальной нагрузке, эти устройства необходимы.
Особенности подключения электромотора
Прежде чем приступать к регулировке оборотов, электромотор для стиральной машины следует правильно подключить. Стандартные двигатели от стиральной машины автомат коллекторного типа оснащены несколькими выходами, которые начинающий умелец может легко перепутать. Поэтому рассмотрим особенности подключения электродвигателя от стиральной машины подробнее и заодно проверим его работоспособность. Ведь агрегат может не запускаться еще из-за того, что он попросту неисправен.
Рекомендации по правильному подключению двигателя стиральной машины следующие:
Существует также другой хороший способ, как проверить назначение проводов, но он возможен только тогда, когда электромотор для стиральной машины имеет клеммную колодку, с помощью которой он изначально подключался к электросети еще на стиральной машинке. На нее обычно выведены такие провода:
Когда от катушки отходит три провода, то через средний вывод осуществлялось увеличение оборотов, когда стиральную машинку запускали в режиме отжимания. При прозванивании омметром пара проводов с наибольшим сопротивлением будет обеспечивать повышенный крутящий момент на сниженных оборотах. А на выводах с наименьшим сопротивлением момент будет ниже на более высоких скоростях. На колодке также могут быть провода какой-либо защитной системы, но они вам не нужны.
Чтобы электромотор от стиральной машины (его якорь) вращался в обратную сторону, провода следует подсоединить наоборот – первую пару от коллектора и катушки подключить к переменной сети, а другую пару соединить между собой. Это может понадобиться, если нужно закрепить электромотор для стиральной машины на определенной плоскости, повернуть или изменить которую нельзя, а вращение не совпадает с нужным направлением. Если реверс необходим для постоянной работы, то такую возможность изменения направления можно реализовать с помощью шестиконтактного переключателя типа DPDT, где средняя контактная пара при одном из двух положений тумблера соединяется с независимыми контактами на полюсах.
Если все сделано правильно, то электромотор для стиральной машины готов к пробному запуску. Его можно считать успешным, когда агрегат плавно, без рывков и заеданий набрал обороты, при этом щетки электродвигателя стиральной машины не должны искрить. Теперь следует заняться регулятором оборотов. Для этого существует не одна стандартная схема подключения электродвигателя стиральной машины – их сейчас предлагается множество. Остановимся на двух наиболее распространенных и доступных вариантах.
Подключение через регулятор напряжения
Наиболее простой способ регулировать электродвигатель от стиральной машины – это подсоединить любой доступный прибор для изменения напряжения (диммер, автоматику от дрели и прочее). Как правило, такие регуляторы имеют переключатель в виде вращающегося тумблера, изменение положения которого приводит к снижению или увеличению скорости электромотора.
Стандартная схема подключения электродвигателя стиральной машины посредством готового регулятора напряжения следующая:
После подключения регулятора запустите электромотор для стиральной машины и проверьте его работу на минимальной мощности. Без нагрузки визуально определить, какая мощность выставлена на диммере сложно, поскольку обороты все равно остаются внушительными. Но если, например, прислонить к оси деревянный брусок, электромотор от стиральной машины начнет замедляться и может даже полностью остановиться. Из этого следует, что при снижении напряжения электромотор для стиральной машины катастрофически теряет мощность, что часто неприемлемо даже для самоделок. Поэтому данный способ хоть и простой, но малоэффективный.
Подключение электромотора через микросхему
Прежде чем включить электромотор для стиральной машины, мы искали провода от таходатчика. Они пригодятся именно для такого способа реализации регулировки оборотов без потери мощности. Самостоятельно управлять скоростью мотора таходатчик не умеет – он выступает в роли посредника. Функция контроля возлагается на микросхему, запитанную от электросети и соединенную с катушкой, якорем и тахогенератором. Если подключить электромотор для стиральной машины таким образом, то можно тоже управлять вращением вала через специальный переключатель. Как проверить потерю мощности при увеличении нагрузки, мы уже знаем – также подставьте под шкив деревянный брусок. На мгновение обороты вала заметно снизятся, но потом скорость восстановится, даже несмотря на прикладываемые усилия.
Объясняется это тем, что в момент критического снижения оборотов из-за возросшей нагрузки таходатчик подает тревожный сигнал на микросхему, которая на него сразу же реагирует, увеличивая мощность и выравнивая скорость. Поэтому электромотор для стиральной машины практически не снижает оборотов. С таким регулятором может эффективно функционировать тот же дровокол или дробилка для зерна – достаточно подобрать подходящий двигатель.
Алгоритм работы подобных систем регулировки следующий:
Это непрерывный циклический процесс. Когда электромотор для стиральной машины нагружается, автоматика самостоятельно решает – повысить напряжение или понизить. Сейчас с такой задачей может легко справится практически любой микроконтроллер. Но новые современные модели стоят порой дорого. Более дешевое решение – использовать готовую интегральную микросхему TDA1085. Сейчас она уже серийно не выпускается, поэтому основная сложность заключается в том, чтобы ее приобрести.
Подсоединить электромотор стиральной машины к TDA1085 можно по схеме, приведенной ниже.
Условные обозначения здесь следующие:
Если вы решили использовать коллекторный электромотор для стиральной машины, то следует помнить, что его конструкция предполагает наличие высоких оборотов. Нормальной работы на малых оборотах часто не удается достичь даже при подключении специального регулятора. Здесь может помочь применение зубчатой или ременной передачи.
Регулятор оборотов коллекторного двигателя от стиральной машины
Прекрасный для самоделок мотор от стиральной машины имеет слишком высокие обороты, и малый ресурс на максимальных оборотах. Поэтому я применяю простой самодельный регулятор оборотов (без потери мощности). Схема опробована и показала прекрасный результат. Обороты регулируются примерно от 600 до max. 
Потенциометр электрически изолирован от сети, что повышает безопасность пользования регулятором.
Симистор необходимо поставить на радиатор.
Оптопара (2 шт) практически любая, но EL814 имеет внутри 2 встречных светодиода, и просится в эту схему.
Высоковольтный транзистор можно поставить, например, IRF740 (от БП компьютера), но жалко такой мощный транзистор ставить в слаботочную цепь. Хорошо работают транзисторы 1N60, 13003, КТ940.
Вместо моста КЦ407 вполне подойдет мост из 1N4007, или любой на >300V, и ток >100mA.
Регулировка от 600 оборотов подходит для большинства самоделок, но для особых случаев предлагается схема с германиевым транзистором. Минимальные обороты удалось снизить до 200.
Минимальные обороты получил 200 об/мин (170-210, электронный тахометр на низких оборотах плохо меряет), транзистор Т3 поставил ГТ309, он прямой проводимости,и их много. Если поставить МП39, 40, 41, П13, 14, 15, то обороты должны еще снизиться, но уже не вижу надобности. Главное, что таких транзисторов как грязи, в отличие от МП37 (смотри форум).
Плавный пуск прекрасно работает, Правда на валу мотора пусто, но от нагрузки на валу при пуске, подберу R5 при необходимости.