Диагностика электродвигателей (часть 2)

1.

Все стиральные машины. Часть 2 - Диагностика электродвигателей
• Общие сведения о способах подключения коллекторных и инверторных моторов стиральных
машин.
• Обзор типовых неисправностей, методика проверок и измерений параметров.
• Диагностика с помощью измерительных приборов.

2.

1. Общие сведения о способах подключения коллекторных моторов.
1
2
Типовая схема подключения коллекторных электродвигателей изображена на рис.1. Питание 220 Вольт, подается на обмотки
ротора и статора через симистор управления скоростью вращения мотора. Реверс вращения коллекторным мотором
осуществляется с помощью реле I и реле II, установленных на силовой плате РСВ (PCB main). С помощью переключения этих
реле, выполняется изменение полярности включения обмоток, из-за чего, ротор начинает вращаться в реверсивном
направлении.
На схеме рис.1, термопредохранитель не указан, так как используется не во всех типах двигателей. Однако в
электродвигателях Samsung он используется практически везде, а его контакты (рис. 2) выведены отдельно. Стоит в разрыве
цепи питания одной из щеток (обозначен Protector, от англ. – «защитник»).
Обмотка статора, показанная на схеме, имеет 2 секции, связанные общим проводом. В большинстве универсальных моторов,
обмотка статора имеет отводной вывод (отмечен красным цветом). С помощью этого вывода осуществляется режим отжима:
питание подается на один из крайних выводов обмотки статора и на этот отводной вывод. Во время обычной стирки на низких
оборотах, питание подается на крайние выводы обмотки статора и мотор вращается на пониженных оборотах.
Коллекторные двигатели для стиральных машин Samsung, претерпели некоторые изменения, связанные с переделкой
контактного разъёма питания моторов. На рис.2, изображены оба применяемых типа разъёмов подключения моторов. Тип А и
Тип Б. По этой причине, провода подключения моторов типа А, не взаимозаменяемы с подключением типа Б без перестановки
проводов. Однако, после перестановки проводов в правильное положение, такая замена возможна.

3.

2-1. Типовые неисправности коллекторных моторов. Обзор причин.
1
1.
2.
3.
4.
5.
2
3
Неисправности коллекторных моторов могут быть вызваны следующими причинами:
Износ щеток или их поломка. (Рис. 1) Причины:
Мотор отработал длительный срок - стачивание; дефект ламелей > заклинивание и поломка щетки; поломка крепежа щетки.
Межвитковые замыкания или обрыв в обмотках статора или ротора. (Рис. 2) Причины:
Нарушение или разрушение изоляции проводов обмотки, короткое замыкание вызванное попаданием сторонних предметов /
жидкостей;
Дефекты ламелей коллектора, отслоение ламелей. Причины:
Блокировка вращения мотора – заклинивание подшипников бака или мотора, посторонние предметы в моторе или баке.
Нагрев коллектора в течении длительного времени.
Обрыв контакта в месте соединения ламели коллектора с проводом обмотки ротора. Причины:
Те же причины, что и в примере выше. Также возможен дефект подключения ламелей на стадии сборки.
Заклинивание и разрушение подшипников ротора. (Рис. 3) Причины:
Попадание воды / вода с моющим средством в подшипники; дефект подшипников при запрессовке на вал (стадия сборки).
В каждом из перечисленных случаев, причины могут быть как гарантийными, так и не попадающими по гарантийные
условия, указанные в талоне производителя. Поэтому, для мастера необходимо внимательно рассмотреть все возможные
причины конкретной обнаруженной неисправности. Если дефект вызван условием нарушения гарантии, ремонт – не
гарантийный

4.

2-2. Типовые неисправности коллекторных моторов. Методики диагностики.
1
1.
2.
3.
2
Диагностику моторов, во всех случаях, необходимо разделить на несколько этапов:
Этап визуального осмотра электродвигателя. На этом этапе, электродвигатель снимается и проверяется визуально на
возможные неисправности и дефекты. НЕ СПЕШИТЕ ВКЛЮЧАТЬ МОТОР во избежание коротких замыканий и дальнейшей
провокации замыкания электронного блока управления!
Осмотр состояния коллекторного узла – следы короткого замыкания, разрушение подключения проводов обмотки к ламелям,
изменение цвета коллектора (с нормального «медного» цвета до «синего, темно-синего» цвета (Рис. 1);
Повреждения щеточного узла – разрушение щеток, обрыв провода питания щетки, заклинивание щетки в корпусе (Рис. 2);
Осмотр состояния клеммной колодки подключения разъёма проводов – следы жидкости, воды с порошком, остатки порошка,
короткого замыкания; выскочившие провода из колодки мотора или разъёма проводки.
Осмотр состояния подшипникового узла – следы жидкости, порошка; попробовать вручную провернуть вал двигателя.
Осмотр состояния тахогенератора – наличие винтов крепления; отвернуть винты, снять катушку и убедиться, что ротор
тахогенератора вкручен в вал. Если ротор вывернут, возможно его повреждение и – заклинивание вращения вала
электродвигателя.
Этап проверки мотора с помощью измерительных инструментов. На этом этапе, могут потребоваться: мультиметр и
мегомметр.
Этап проверки электродвигателя при помощи прямого подключения к напряжению 220 Вольт (переменное). На этом этапе,
могут потребоваться токоизмерительные клещи.

5.

3-1. Диагностика электродвигателей. Подключение напрямую. Токовые Клещи.
2
1
3
Рис. 1. Подключение универсального коллекторного мотора (общая схема). Нормальный режим работы электродвигателя,
предусматривает наличие схемы управления мотором, которая в стиральных машинах включена в силовой электронный блок,
именуемый PCB main. Элементами управления мотором, в большинстве случаев, являются симистор и реле управления
мотором, с помощью которых осуществляется прямое и реверсивное вращение двигателя, путем изменения полярности тока.
Для прямого подключения мотора к сети, нам не понадобятся эти элементы, поскольку, нам необходимо убедиться в
исправности самого мотора, а не этих элементов.
В простейшем случае, можно подключить мотор, подав напряжение на 1-й вывод обмотки статора и 2-й вывод обмотки ротора,
а 2-й вывод статора и 1-й вывод ротора соединить перемычкой. Такое подключение имеет свой недостаток: мотор будет
вращаться на повышенных оборотах и из-за отсутствия «защиты», возможно замыкание обмоток из-за перегрева. Рис. 2.
Во избежание ситуации описанной выше, в цепь подключения мотора, можно включить «балласт» - ТЭН или лампу
накаливания (мощность её не должна быть ниже мощности мотора! Т.е. как минимум 500 Ватт). Далее, с помощью
токоизмерительных клещей, необходимо измерить ток и сравнить его значение с номиналом на шильдике мотора (Рис. 3).

6.

3-2. Диагностика электродвигателей. Измерения мультиметром.
С помощью мультиметра, можно проверить сопротивление обмоток: статора тахогенератора, статора, ротора.
Сопротивление обмоток большинства коллекторных моторов стиральных машин имеет небольшие отличия.
Сопротивление обмотки тахогенератора, контакты 1-2: ~ 40 кОм;
Сопротивление предохранителя, контакты 4-5: 0 Ом, если сопротивление больше или не определяется – предохранитель
сработал и в разомкнутом состоянии. Причиной может быть перегрев мотора (несколько стирок подряд) или межвитковое
замыкание обмоток.
Сопротивление ротора, контакты 8-9 (*): ~ 5,8 – 7,2 Ом
Сопротивление обмоток статора, контакты 7-10: ~ 1,3 – 1,8 Ом
Сопротивление обмоток статора, контакты 6-7: ~ 1,5 – 1,8 Ом
(*) Ротор имеет 36 ламелей, поэтому, при проверке, если медленно вращать вал ротора, его сопротивление может меняться.
Если в каком то положении вала, мультиметр не показывает сопротивление, в этом месте может быть обрыв. Поэтому,
рекомендуется внимательно осмотреть коллектор и ламели, в месте контакта их со щетками.

7.

3-3. Диагностика электродвигателей. Измерения мегаомметром.
Измерения мегаомметром выполняется с целью проверки сопротивления изоляции проводов обмотки статора и ротора. Такая
проверка позволяет наиболее точно убедиться в отсутствии межвитковых замыканий обмоток, токов утечки (срабатывание
УЗО) и как следствие коротких замыканий.
Для проверки сопротивления изоляции обмоток электродвигателя, измерения проводят с помощью подключения щупов
мегаомметра: 1-й щуп – корпус; 2-й щуп – вывод испытуемой обмотки.
Для проверки, желательно установить на щупы зажимы типа «крокодил».
Стиральная машина относится к классу защиты от поражения электрическим током – I. Поэтому согласно ГОСТ Р 50571.16-99,
нормируемая величина сопротивления изоляции электроустановок в зданиях, относится к п.3:
3. Цепи управления, защиты, автоматики и измерений, а также цепи возбуждения машин постоянного тока,
присоединенные к силовым цепям, при напряжении 500-1000 Вольт мегаомметра, должны иметь наименьшее допустимое
значение сопротивления изоляции – 1 МОм. Если испытуемый мотор имеет меньшее сопротивление – в обмотке есть пробой,
и как следствие – межвитковое замыкание.

8.

4. Общие сведения о способах подключения инверторных моторов.
Схема
соединения
инверторного мотора
1
Схема подключения инверторного мотора F2
1.
2.
1.
2.
обмоток
2
Схема подключения инверторного мотора F3
В настоящее время, компанией Samsung используется 2 типа инверторных моторов стиральных машин:
Инверторный мотор BLDC с ременной передачей;
Инверторный мотор DD прямого привода (без ременной передачи).
Оба типа моторов имеют одинаковую внутреннюю схему соединения обмоток по типу «звезда».
В свою очередь, инверторные мотора BLDC с ременной передачей, делятся на 2 категории:
F2 – с датчиком обратной связи, датчик Холла;
F3 – без датчика обратной связи, датчика Холла.
Схематика подключения обоих моторов F2 и F3, в основном одинаковая, за исключением наличия проводки для датчика
Холла. Общим является наличие преобразователя (инвертора) переменного, однофазного напряжения в постоянное,
3-х фазное напряжение для работы мотора. Таким образом, с инвертора платы на выводы мотора поступают 3 фазы – U,V,M

9.

4-2 Отличие инверторных моторов BLDC типов F2 и F3. Датчик Холла
Датчик Холла
Датчик Холла
Разъём датчика Холла
1
2
С декабря 2012 года, компания Samsung разработала и внедрила новую методику контроля асинхронных бесколлекторных
двигателей постоянного тока (BLDC). Ранее применявшаяся схема контроля мотора с помощью датчика Холла перестала
применяться. Такое внедрение значительно упростило проведение диагностики, исключив датчик из схемы. Рис. 1 тип мотора
F2 и рис. 2, тип мотора F3.
В моторах BLDC F2, инверторного типа, для определения положения ротора использовались датчики Холла
магнитоэлектрического типа. В инверторных моторах следующего поколения, типа F3, необходимая информация о положении
ротора извлекается из фазных токов электродвигателя. Таким образом, система управления стала более дешевой,
компактной и надежной.

10.

4-3. Диагностика обмоток инверторных моторов, на примере DD мотора.
1
2
Согласно конструкции 3-х фазного двигателя постоянного тока, известно, что обмотки статора имеют соединения либо по типу
«треугольник», либо по типу «звезда». В инверторных двигателях стиральных машин, обмотки статора соединены по типу
«звезда» (Рис. 1). Также, поскольку между 2-мя любыми фазами в 3-х фазном токе, напряжение должно быть одинаковым, т.е.
иметь одинаковое значение. Поэтому, каждая из 3-х обмоток статора, должна иметь одно и то же значение сопротивления.
Соответственно – если сопротивление одной из обмоток статора будет отличаться от других, то в этом случае, вращение
ротора будет «рывковым» или будет отсутствовать вообще.
Таким образом, диагностика обмоток статора сводится к измерению равенства значения сопротивления всех обмоток
(Рис. 2). Разные моторы, имеют различную мощность и поэтому, значение сопротивления может существенно отличаться от
представленных значений.
В инверторных моторах прямого привода (DD – Direct Drive: прямой привод), используемых в стиральных машинах Samsung,
обычно, сопротивление каждой из обмоток статора примерно равно 8 Ом.
В инверторных моторах Digital Inverter BLDC (Цифровой инверторный бесщеточный постоянного тока), сопротивление обмоток
статора примерно 7 Ом.
Для проверки сопротивления, нужно измерить его значение на каждых парах из 3-х выводов разъёма мотора.

11.

4-4 Диагностика датчиков Холла в инверторных моторах.
o
o
o
o
Датчик положения ротора (датчик Холла) реализует обратную связь по положению ротора. Его работа основана, в данном
случае на эффекте Холла.
Датчик имеет 4 выводных контакта:
Синий – общий вывод;
Пурпурный – Signal 1 (Выход 1);
Оранжевый – Signal 2 (Выход 2);
Красный – питание (+5 Вольт DC, постоянное).
Для проверки, включите машину в электросеть, но не включайте программу – машинка находится в режиме ожидания.
Подключаясь к Синему (общему) и к выводам сигналов (Выход1 и 2), попеременно, медленно вращайте вал ротора.
Напряжение должно изменяться от 0 до 5,0 Вольт.

12.

5. Заключительные выводы
Наиболее уязвимым местом, в цепи деталей стиральной машины, является связка: РСВ > проводка > Мотор.
При наличии короткого замыкания в цепи питания мотора, управляющий симистор, как правило выходит из строя. Таким
образом, существует опасность замены изначально исправной платы РСВ на машину с короткозамкнутым ротором или
поврежденным коллектором электродвигателя.
Результатом может быть повторный выход из строя новой платы РСВ. Поэтому, перед установкой платы, вначале необходимо
убедиться в отсутствии коротких замыкания ротора и статора (раздел 3-2 / 4-3), убедиться в целостности ламелей и щеток в
щеточно-коллекторном узле, а также в том, что коллектор не имеет изменения цвета.
Моторы F2 с датчиком Холла и моторы F3 без датчика – не взаимозаменяемые, так как управляются платами, имеющими
различную схему контроля.
Сильный нагрев мотора, отсутствие мощности – могут быть последствием межвиткового замыкания обмоток;
Отсутствие мощности, рывки при вращении ротора инверторных моторов – могут быть последствием как межвиткового
замыкания одной обмотки мотора, так и неправильную работу инвертора платы РСВ.
Отсутствие реверсивного вращения – последствие выхода из строя реле переключения полярности обмоток на плате.
Дуговая искра в коллекторе, искрение щеток, постукивание при вращении в одну / обе стороны – неисправность щеток.
Шум при работе – последствие выхода из строя как подшипников ротора, так и коллектора (отслоение ламелей), щеток или
замыкание обмоток (сильный гул при отсутствии заданной мощности – не набирает обороты). При этом, чтобы убедиться, что
шум возникает именно при работе мотора, необходимо снять ремень и проверить машину без ременного привода.
Корректное измерение межвиткового замыкания возможно только с помощью мегаомметра, так как с помощью мультиметра
невозможно обнаружить «пробой» изоляции обмоток при напряжении от 500 до 1000 Вольт – батарейка 12 Вольт не позволит
получить такое измерение.
Параметры шума универсальных коллекторных моторов, согласно заводским нормам – 75 ДБа при 13500 об/мин. С помощью
платы управления мотором, максимальные обороты вращения мотора понижаются до номинальной скорости отжима (до 1600
об/мин макс.).
Проводку соединения между мотором и платой необходимо проверять всегда, при наличии жалобы на мотор и протечку.