Часто в описании стиральной или сушильной машины можно увидеть параметр «инверторный двигатель». Речь здесь идет про обычный электродвигатель, который управляется через инвертор. Никаких особенных «инверторных двигателей» не существует — но такое определение прочно вошло в обиход. С технической точки зрения более грамотно говорить «электродвигатель с инверторной схемой управления». Впрочем, хватит занудства. Разберемся, чем хорош такой двигатель, какие у него есть плюсы и минусы.
Типы электродвигателей
Для начала разберемся в типах электродвигателей, которые используют стиральные и сушильные машины.
В их конструкции для вращения барабана могут использоваться:
- асинхронный мотор;
- универсальный коллекторный двигатель;
- бесщеточный электродвигатель.
Асинхронный электродвигатель
Асинхронный мотор — двигатель переменного тока, весьма неприхотливый агрегат. Прост в эксплуатации и обслуживании, надежен, дешев в производстве. Как правило, в крупной бытовой технике используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Их главный недостаток — фиксированная скорость вращения вала электродвигателя.
Односкоростные двигатели используют в сушильных машинах. Они нужны для вентилятора, который обеспечивает циркуляцию воздуха внутри сушилки.
Для стиральных машин односкоростные моторы в принципе не подходят. Такой технике требуется минимум две величины оборотов: низкая для стирки, высокая для отжима.
Сейчас асинхронные электродвигатели переживают вторую волну популярности. Она связана с появлением компактных регуляторов частоты. С ними двигатели могут плавно регулировать скорость вращения в широком диапазоне. При этом потери мощности минимальны: КПД асинхронного двигателя составляет 70-80 %.
Универсальный коллекторный двигатель
Может работать как от переменного, так и постоянного тока. Универсальный коллекторный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора. Они имеют собственные обмотки, соединенные последовательно. Связующим звеном является щеточно-коллекторный узел.
Этот узел — слабое место коллекторных двигателей. Щетки изнашиваются, требуют периодической замены, шумят, искрят при износе узла. Все это сказывается на КПД мотора: как правило, он составляет 55-70 %. Зато у такого двигателя просто регулировать скорость вращения. Достаточно для различных рабочих режимов.
Бесщеточный двигатель с инвертором
Самый современный тип электродвигателя, применяемый в стиральных и сушильных машинах.
Его также называют бесколлекторным двигателем, BLDC-мотором, вентильным электродвигателем — суть от этого не меняется.
По сути, бесколлекторный двигатель — это электрическая машина постоянного тока. Она сочетает надежность электродвигателей переменного тока и хорошую управляемость электромоторов постоянного тока. Более подробно о принципе работы можно узнать из этой статьи.
Существенный недостаток BLDC-мотора — он не может работать самостоятельно. Просто включить двигатель в сеть не получится, мотор работать не будет. Чтобы вал начал вращаться, нужна инверторная плата управления, собранная на IGBT-транзисторах. Они имеют высокую скорость и частоту переключения. На выходе инвертора получается так называемая квазисинусоида — напряжение синусоидальной формы, имеющее минимальные искажения. КПД бесщеточного электромотора составляет 75-90 %.
Инвертор формирует на выходе синусоиду заданной амплитуды и частоты, нужную для оптимального режима работы электродвигателя.
Сама по себе конструкция бесщеточного двигателя не нова. Первые образцы вентильных электродвигателей использовались еще в начале 1970-х годов. Однако в то время радиодетали имели внушительные размеры, и схема управления занимала много места. Современные платы инвертора размером чуть больше шоколадки. Их можно применять практически повсеместно.
Сравним три типа двигателей по наиболее значимым в быту параметрам.
Уровень шума — важная характеристика при выборе стиральной или сушильной машины. Здесь явным аутсайдером является коллекторный двигатель. Щеточный узел сильно шумит, его слышно во всех режимах. А вот электродвигатель с инверторным управлением практически бесшумен в режиме стирки. Но стоит помнить: во время отжима все стиральные машины шумят одинаково. Тип двигателя в барабане здесь не играет никакой роли.
Справиться с лишними децибелами помогает дополнительная шумоизоляция корпуса машинки. Использование более продвинутого двигателя не решает проблему.
По этому критерию — ничья.
Надежность
Есть одна популярная маркетинговая уловка: на инверторный двигатель часто предоставляют десятилетнюю гарантию. Именно на мотор, а не саму стиралку. Хитрость в том, что электродвигатели в принципе надежны. Они могут годами работать без особых проблем. Разве что в коллекторном двигателе пару раз придется заменить щетки. Это простая и недорогая работа.
А вот на плату инвертора увеличенный срок гарантии не распространяется. Она может выйти из строя значительно раньше. Стоит недешево, поэтому ее ремонт или замена ощутимо ударят по карману.
Инвертор крайне плохо переносит скачки питающего напряжения! Чтобы защитить плату, рекомендуется использовать стабилизатор при подключении бытовой техники к сети.
В целом, по этому параметру — снова паритет.
Энергопотребление
Инверторный двигатель потребляет меньше электроэнергии, чем конкуренты. Секрет кроется в управлении. Плата отслеживает нагрузку на барабан и подает необходимое количество энергии на обмотки мотора. Не больше, не меньше, а ровно столько, сколько нужно для нормальной работы.
На схеме можно посмотреть, как коллекторный и бесщеточный двигатели расходуют энергию.
Коллекторный мотор циклично включается на номинальную мощность. Это происходит как в режиме стирки, так и в режиме отжима. Он раскручивается до номинальных оборотов даже когда они не нужны. Итог простой — перерасход электричества.
Плата электромотора с инверторным управлением постоянно отслеживает нагрузку, приложенную к валу двигателя. Она очень точно дозирует подаваемую электроэнергию. Двигатель все время работает в оптимальном режиме — что при стирке, что при отжиме.
Стиральная машина с инвертором точно «знает», сколько белья в нее загружено. Она его взвешивает: сравнивает текущие значения тока в обмотках мотора с таблицами, заложенными в программе. Это позволяет точно рассчитать необходимое для работы количество энергии.
Сравним характеристики схожих по параметрам стиральных машин с разными типами электродвигателей.
Видно, что стиральная машина с инверторным двигателем израсходует за год меньше электроэнергии. Экономия не слишком большая, поскольку основной потребитель стиралки — нагревательный ТЭН. Тем не менее — плюс в пользу инверторного двигателя.
Программы и дополнительные режимы
Главный плюс инверторного управления — безграничные возможности выбора программ стирки, отжима и сушки различных тканей. К примеру, нужно, чтобы барабан на определенном этапе стирки вращался с конкретной скоростью. Этого можно добиться только с инвертором. В конечном итоге, пользователь получит множество специализированных программ для разных тканей.
Подведем итоги
Электродвигатели с инверторным управлением менее шумные, расходуют меньше электроэнергии. Стиральные и сушильные агрегаты с таким видом электродвигателя предоставляют больше режимов работы. А значит, более бережно обращаются с бельем. Однако техника с инверторным управлением стоит дороже. Она чувствительна к качеству питающего напряжения. Надежность самого двигателя — высокая, чего не скажешь о плате инвертора. Порой ее ремонт неоправданно дорог: проще купить новую машинку. Поэтому в ряде случаев действительно имеет купить вариант попроще.
Ключевым элементом в стиральной машине является электромотор: именно он раскручивает барабан, запуская всю систему. Логично, что от движка будет зависеть характер работы автомата: скорость отжима, срок службы, уровень исходящего шума и вибраций. И чем надежнее и совершеннее движок, тем долговечнее, эффективнее и комфортнее стирка. Рассмотрим, какие типы двигателей стиральных машин встречаются чаще и чем отличаются друг от друга. Приведем характеристики, преимущества и недостатки каждого из них.
Самый распространенный электромотор
Из встречающихся видов мотора самым распространенным считается коллектор. Точнее, двигатель называется щеточно-коллекторным узлом и состоит из подвижного ротора, статичного статора, электрощеток и ламелей. Работает система за счет последовательной реакции на обмотке при поступлении электрического тока. Если коротко, то работает коллекторный мотор следующим образом:
- на графитовые щетки, примыкающие к ламелям, поступает электрический ток;
- создается магнитное поле;
- через ламели напряжение от щеток передается на ротор со статором;
- ротор начинает вращаться, постепенно набирая заданные программой обороты;
- импульс передается на вал;
- барабан стиралки раскручивается.
Располагается коллектор в нижней части корпуса под стиральным баком. Для передачи набираемых оборотов от двигателя к барабанному валу предусмотрен привод – шкивы и приводной ремень. Как только мотор разгоняется, «колеса» раскручиваются за счет резинки, передавая импульс на барабан.
Коллекторный двигатель отличается долговечностью, доступностью и недорогим ремонтом.
Стандартный коллекторный мотор имеет ряд преимуществ:
- простой и надежный механизм, что делает движок долговечным;
- доступная цена, что удешевляет автомат;
- недорогое и легкое обслуживание и ремонт.
Есть у коллектора и недостатки. Основной среди них – высокий уровень шума из-за присутствующих щеток, которые постоянно стираются о металлический корпус мотора. Отсюда выходит и второй «минус»: графитовые наконечники со временем истираются и нуждаются в замене.
Асинхронный электрический мотор
В основе несинхронного электродвигателя также лежит статор и ротор. Первый остается неподвижным и выступает магнитопроводом, а второй реагирует на создаваемое магнитное поле, начинает вращаться и раскручивает стиральный барабан. Однако в процессе мотор не может синхронизироваться со скоростью магнитов и двигается, немного отставая от них. Отсюда и пошло название «асинхронный».
На стиральных машинах встречаются два вида моторов асинхронного типа: двух- и трехфазные. Последние с 2000 года практически полностью вытеснили первые благодаря своей компактности и большей мощности.
«Асинхроны» обладают следующими преимуществами:
- простая конструкция мотора, редко выходящая из строя;
- высокая ремонтопригодность (за счет доступных и дешевых комплектующих);
- низкая стоимость двигателя;
- относительно невысокая шумность.
Что касается недостатков, то основной из них – большие размеры мотора, что не позволяет использовать асинхрон в компактных и узких автоматах. Также к минусам относятся необходимость периодического ремонта системы: смазывания поршней и замены подшипников. Не блещут такие движки и эффективностью из-за невысокого КПД и сложного управления электросхемами.
Встречаются асинхронные электродвигатели только в бюджетных моделях с низкой мощностью, небольшой вместительностью и ограниченным функционалом. Иначе мотор не справится с нагрузкой.
Мотор инверторной системы
Самым современным считается инверторный двигатель. Его изобрели и пустили в производство еще в 2010-х гг., но и сейчас он остается «на голову» выше своих конкурентов. Вся фишка в инверторе – преобразователе, который способен изменять частоту напряжения из переменного состояния в постоянное. Благодаря такой способности он не зависит от электросети и умеет контролировать набираемые обороты.
Техническое название инверторного электромотора – трехфазный бесколлекторный двигатель постоянного тока. Основные комплектующие остаются такими же: обмотка подвижный ротор и статичный статор с магнитными сердечниками. На таких стиральных машинах идет и прямой привод – разработка компании LG – соединение движка напрямую к барабану, без электрощеток и ременной передачи.
Сейчас технология Direct Drive, прямой привод, вместе с бесколлекторным движком встречается не только на стиралках от LG. Идею переняли и другие ведущие марки крупной бытовой техники, к примеру, Samsung, Hotpoint-Ariston, Siemens, Bosch и Whirlpool.
Считается, что инверторы в разы лучше коллекторов и асинхронных движков. Производители и потребители отмечают множество достоинств прямого привода: от компактности и бесшумности до долговечности и экономичности. Но так ли это? Рассмотрим основные аргументы «за».
- «Машины с инвертором компактные». Инверторные моторы в отличие от своих конкурентов имеет уменьшенные габариты, но это небольшая разница в масштабах всей стиралки. Основное место в корпусе занимает барабан, особенно, при его вместительности от 6 кг. Отсутствие шкивов и ременной передачи освобождает пространство, но максимум на 3-5 см в ширину и глубину.
Технология Direct Drive делает стиральную машину более компактной, надежной, бесшумной.
- «Моторы без трущихся частей долговечнее». Да, на инверторных движках нет электрощеток, графитовые наконечники которых стачиваются из-за постоянного трения о коллектор. Это позволяет избежать периодических забот с заменой «угольков», делая инвертор более простым и надежным в эксплуатации. Однако нельзя забывать о подшипниках – они здесь есть, и тоже могут разбиться из-за неправильного использования автомата.
- «Инвертор бесшумный». По сравнению с коллекторными моторами, которые сильно вибрируют и «шипят» из-за стирания щеток, инверторы практически «немые». Но об абсолютном «молчании» говорить нельзя – механизм при работе несильно гудит. Уровень шума можно сравнить с попискиваниями троллейбуса. Однако вибраций здесь в разы меньше, поэтому автоматы с прямым приводом спокойнее, не трясутся и не прыгают по комнате.
- «Идет сильная экономия электроэнергии». Как правило, на машинках с инверторным двигателем заявляется класс «А+++» – самый низкий из существующих. Усовершенствованная технология экономит около 15% затрачиваемой энергии. Речь о стабилизации оборотов, при которых автомат подстраивается под загрузку барабана, не расходуя электричество впустую.
Основной минус инверторных моторов – высокая цена. Их электросхемы сложны в разработке, поэтому они не могут стоить дешево.