Коллекторный (универсальный) двигатель от стиральной машины имеет высокие обороты и большой пусковой момент, поэтому его часто используют в любительских самоделках или экспериментальных установках. При выходе из строя старой стиральной машины встает вопрос: куда применить этот мотор, если он кажется бесполезным? Как отмечается в отраслевых источниках, не стоит спешить выбрасывать такой двигатель – он обладает большим потенциалом применения. Подключая его к домашней сети 220 В, можно получить компактный «бенчмотор» для станочков, компрессоров, генераторов или шлифовальных машин, сохраняя при этом опции регулировки скорости.
Описание коллекторного двигателя
Коллекторный двигатель — это однофазный двигатель с последовательным включением обмоток, который может работать от переменного или постоянного тока. Именно поэтому его часто называют «универсальным». Такие двигатели применяются в большинстве стиральных машин для обеспечения высокого числа оборотов барабана при режиме отжима. Типичный коллекторный двигатель состоит из статора с возбуждающей обмоткой, ротора (якоря) с коллекторно-щёточным узлом и встроенного тахогенератора (для контроля скорости). Все эти элементы заключены в прочный алюминиевый корпус, из которого выведены контакты обмоток, щеток и тахогенератора.
На фото приведён пример типичного коллекторного двигателя стиральной машины с алюминиевым корпусом, встроенным тахометром и щётками. Эти двигатели компактны, быстроходны и позволяют плавно регулировать обороты изменением питающего напряжения. Благодаря конструктивной простоте они могут работать и от сети 220 В напрямую (при наличии переключающей схемы), и от регулируемого контроллера оборотов.
Инструменты и материалы
Для безопасного подключения потребуются:
- Мультиметр – для прозвонки и измерения сопротивлений выводов обмоток, щёток и таходатчика.
- Сетевой провод с вилкой – для подключения двигателя к розетке. Рекомендуется с клеммниками для надежного соединения.
- Провод-перемычка – кусок провода (или вилка-перемычка) для соединения одного вывода статора с одной щёткой.
- Инструменты: отвёртки и пассатижи для обслуживания клеммной колодки, кусачки для зачистки провода.
- Дополнительно: изолента или термоусадка, предохранитель (автоматический выключатель), клеммные колодки/разъёмы.
- Прочие материалы: при необходимости – рабочий (и пусковой) конденсатор 4–20 мкФ (используется только для асинхронных двигателей, к коллекторному двигателю он не требуется).
Перед началом работы очистите мотор от пыли и проверьте состояние подшипников. Убедитесь, что двигатель не подключен к сети, а питающий кабель обесточен.
Подробная пошаговая инструкция
- Определение выводов двигателя: первым делом надо понять, какие клеммы за что отвечают. Обычно на клеммной колодке от 6 до 10 контактов. С помощью мультиметра в режиме «прозвонки» найдите:
- Щетки ротора: найдите пару контактов, которые «звонятся» между собой и при замыкании на коллектор ротора показывают короткое замыкание. Это и будет пара щёток.
- Обмотки статора: оставшиеся проводники относятся к статорной обмотке. Если есть три провода (средняя точка обмотки), измерьте сопротивления – та часть обмотки, у которой меньше сопротивление, обеспечит более высокие обороты (больший ток).
- Таходатчик: обычно от него отходит пара тонких проводов. При вращении валы ротора мультиметром в режиме измерения переменного напряжения можно увидеть выходное напряжение (обычно десятки вольт) на этих проводах. На прозвонке пары таходатчика либо вообще не звонятся, либо имеют заметно другое сопротивление.
- Соединение выводов: когда установлено, какие контакты за что отвечают, можно делать обмоточную перемычку и подводить питание. Схема проще всего показана на рисунке ниже. Вкратце: одна щетка соединяется с одной частью обмотки, а вторая щетка – с другой частью обмотки. Одну пару (щётка+обмотка) подключают к фазе сети, вторую пару – к нулю. Таким образом ток проходит последовательно через обмотку ротора (через щётки) и через обмотки статора.
На этой схеме зелёным показаны провода тахогенератора, синим – щёток, красным – обмотки статора. Перемычкой (синий + красный, по ней ток проходит последовательно) соединены один вывод щёток и один вывод обмотки, а к оставшимся выводам щеток и обмотки подключают фазу и ноль сети. Такая схема обеспечивает работу двигателя независимо от полярности питания, поскольку при последовательном соединении статора и ротора направление вращения определяется их полями одновременно.
- Подключение к сети: после правильной сборки соединений подключите сетевой провод к свободным выводам щеток/обмоток. В качестве превентивной меры подключения рекомендуется использовать ограничительный резистор или лампу накаливания (последовательный ограничитель тока), особенно при первом запуске. Это позволит избежать резкого пускового тока. После этого можно подавать питание от сети 220 В.
- Проверка и запуск: включите двигатель. Поначалу он даст полную мощность (не забудьте о предохранителе). Ротор мгновенно начнет вращаться в одном и том же направлении. Чтобы изменить направление, достаточно переставить перемычку на другой вывод обмотки или щетки. Убедитесь, что щётки хорошо прижаты и не искрят чрезмерно. При нормальной работе искрение минимально; сильное искрение указывает на износ или проблему с коллектором. Также можно проверить таходатчик: на заведённом двигателе мультиметром (режим AC) на его выводах должно появиться напряжение примерно 20–70 В.
- Советы по запуску: не допускайте холостого пуска с полной нагрузкой – лучше сначала запустить двигатель без ременной передачи или с ослабленным ремнем, убедиться в правильной работе, а затем подключить нагрузки (насос, компрессор и т.д.). Следите за вибрацией и шумом – нормальная работа коллекторного двигателя характеризуется гудением без чрезмерного шума.
Меры безопасности
- Отключите питание до начала работы и используйте оборудование в сухом помещении. Помните, что неправильное подключение может привести к короткому замыканию, пожару или поражению электрическим током. Если у вас нет достаточного опыта работы с электрикой, лучше обратиться к специалисту.
- Заземление и защита. Корпус двигателя должен быть заземлён. Устанавливайте предохранители (автоматы, УЗО) на питающей линии, чтобы исключить последствия короткого замыкания.
- Изоляция проводов. Все открытые соединения надежно изолируйте. Проверяйте состояние изоляции обмоток перед подключением. Никогда не допускайте соприкосновения голыми проводниками под напряжением.
- Правильный выбор конденсаторов. Если вы случайно подключите асинхронный двигатель без пускового конденсатора, он не запустится самостоятельно или сильно перегреется. Коллекторному двигателю дополнительный конденсатор не нужен, но не используйте чужеродные конденсаторы с рабочим напряжением ниже 400 В.
- Ограничение времени работы. Двигатель при прямом подключении вырабатывает полную мощность, и при длительном режиме без нагрузки может перегреться. Не оставляйте его без наблюдения включенным в сеть.
- Осторожность при вращающемся валу. Коллекторный двигатель очень быстр, поэтому берегите руки, волосы и одежду – не прикасайтесь к валу во время работы.
Возможные ошибки и их профилактика
- Неверная идентификация выводов – самая распространенная ошибка. Если при подключении случайно объединить щётки не с теми концами обмоток, получится короткое замыкание. Это может вызвать искрение, перегрев и даже пожар. Всегда перепроверяйте целостность цепей омметром.
- Использование неисправного двигателя. Не подключайте мотор, в котором сильно искрят щетки или ротор «буксует». Усиленное искрение указывает на износ коллекторных ламелей или щёток. Такой двигатель быстро выйдет из строя.
- Игнорирование таходатчика. Хотя для простого подключения таходатчик не обязателен, отсутствие его проверки может привести к сбоям в будущем. Если при вращении не появляется ожидаемое напряжение 20–70 В на его выводах, датчик неисправен. Лучше заменить его или исключить из схемы.
- Подключение без заземления или предохранителей. Пренебрежение защитой приводит к опасности удара током и риску возгорания. Постоянно проверяйте предохранители и цепь заземления.
- Запуск под нагрузкой. Попытка закрутить двигатель при заблокированном барабане или сильной нагрузке без должного разгона может «врываться», вызвать большой ток и повреждение. Всегда пускайте его свободно вращаться, а потом включайте нагрузку.
Заключение
Коллекторный двигатель от стиральной машины – это надёжный и высокооборотный агрегат, который при правильном подключении к сети 220 В может служить в самодельных установках и мастерских. Он обладает компактными размерами и возможностью плавно регулировать скорость, работая и от сети переменного, и от постоянного тока. Важно помнить о безопасности: соблюдать общие правила электромонтажа и внимательно следить за состоянием двигателя. При тщательной диагностике и аккуратном подключении такой мотор прослужит долго и станет отличным вспомогательным узлом в ваших экспериментах.