Инвертор двигателя что это
Стиральные машины с инверторным двигателем: стоит ли за них переплачивать?
Такие модели стоят дороже по сравнению с обычными, и возникает логичный вопрос: что именно мы получаем за эти деньги?
Стиральные машины — та категория техники, которую не обновляют раз в год или в несколько лет. Соответственно, при покупке возникает желание сразу купить хорошую модель, которая будет служить долго и безотказно. Практически во всех магазинах вам порекомендуют брать машину с инверторным двигателем, хотя она заметно дороже, чем такая же с обычным. Многие уверены, что это банальный развод, вызванный желанием продавцов продать вам более дорогую технику. Давайте разберемся, так ли это.
Стиральные машины с обычным двигателем: что с ними не так?
Итак, старые добрые стиралки с обычным коллекторным мотором. Годами служили нашим родителям, не так уж и часто ломались. Почему любовь к ним с годами пропала?
Основные элементы любого коллекторного двигателя — это ротор и статор. Плюс графитовые щетки, которые необходимы для подачи напряжения к обмоткам ротора. В этих щетках и кроется главная проблема. По сути они относятся к расходным элементам — то есть периодически их приходится менять. Чтобы это сделать, нужно вызывать мастера (соответственно, оплачивать его работу). Поскольку щетки механически контактируют с ротором, работа двигателя сопровождается довольно сильным шумом. Наверняка, вам знаком гул, с которым начинает стирать вещи обычная стиральная машина.
Шумность и необходимость обслуживания — это и есть две главные проблемы стиралок с коллекторными моторами.
Инверторный двигатель: какие у него преимущества?
У инверторного двигателя конструкция принципиально иная. Здесь вращение ротора происходит только за счет изменения электромагнитного поля, никаких щеток нет в принципе. Для управления оборотами используется инвертор, который создает переменный ток нужной частоты. Какие преимущества получаем мы как пользователи от инверторного двигателя в стиральной машине?
Высокая надежность. Тут опять возвращаемся к щеткам, которые нужно менять. Кстати, если этого не сделать вовремя, может выйти из строя ротор, а это уже гораздо более дорогостоящий ремонт. Нет щеток — нет проблемы. Более надежная и менее требовательная к обслуживанию конструкция позволяет производителям давать увеличенные гарантийные сроки на машины с инверторным мотором. Например, у Hisense на такой двигатель действует гарантия 10 лет.
Низкий уровень шума. Вы удивитесь, но мы опять про щетки. Поскольку их нет, отсутствует и механический контакт неподвижных частей (щеток) с вращающимся ротором. Поэтому машинки с инверторным двигателем работают тише, чем с обычным.
Больше выбор программ. Инверторное управление позволяет очень точно управлять оборотами барабана. А за счет этого появляется возможность создавать оптимальные программы для разных типов вещей или загрязнений. Как правило, у таких машин ассортимент программ гораздо больше.
Экономия электроэнергии. Сами инверторные двигатели гораздо экономичнее коллекторных, но дело не только в этом. Поскольку машинки с ними шумят гораздо меньше, вы можете планировать стирку на ночное время, не боясь возмущенных упреков со стороны соседей. Учитывая, что ночной тариф в несколько раз дешевле дневного, экономия окажется очень существенной.
Согласитесь, преимуществ достаточно много, чтобы предпочесть инверторную модель. Переплатив около 15% по сравнению с машинами, оснащенными коллекторными двигателями, вы получаете гораздо более прогрессивную технику, которая сделает вашу жизнь комфортнее.
Инверторный электродвигатель
В последние годы появляется много новых технологий. Одно из последних веяний – инверторный двигатель, который стали ставить в крупной бытовой технике. Обещают при этом достаточно, но всё ли правда.
Что такое инверторный двигатель
Значительная часть техники имеет в своём составе электродвигатели и очень желательно чтобы двигатели имели разную скорость вращения. Этим они обеспечивают разные режимы работы и чем больше различных скоростей, тем лучше. Вообще, скорость двигателя изменять можно двумя способами – изменяя частоту или напряжение. Ранее, до появления инверторных двигателей, её меняли при помощи реостата, то есть изменяли напряжение. Пределы изменений были небольшие и плавной регулировки почти не получалось. Плавно регулировать скорость позволяли только коллекторные двигатели. Но они на больших оборотах имеют малый момент, что ограничивает их применение. К тому же имеют коллектор, так что не слишком долговечны и надёжны.
Основное отличие – возможность регулировать скорость в больших пределах
Пару десятилетий тому назад, с развитием полупроводниковых приборов, активно стали применять частотные преобразователи. Эти устройства позволяют изменять частоту и напряжение в широких пределах, это от 1 Гц до 500 Гц. То есть, инверторный двигатель получает питание не напрямую от сети, а со встроенного в него преобразователя. В зависимости от текущего режима работы он формирует напряжение требуемой частоты и/или уровня. То есть, инверторный двигатель — это, как минимум, два устройства в одном корпусе: частотный преобразователь и сам двигатель.
Инверторными могут быть два типа двигателей: асинхронные и коллекторные постоянного тока. Использование этой технологии позволяет получить широкий диапазон скоростей и возможность точного поддержания скорости. Также, инверторный блок может повышать/понижать напряжение, что позволяет получить требуемый крутящий момент. Всё это, безусловно, в определённых пределах, но общие характеристики инверторных электродвигателей становятся значительно лучше. Правда и цена на них тоже значительно выше, как и сложность управления.
Основные моменты работы преобразователя
Инверторный преобразователь меняет напряжение в несколько этапов:
Вот на этом этапе и формируется требуемая частота и напряжение питания, которое затем и подаётся на двигатель. У некоторых инверторов есть ещё одна ступень преобразования, на которой ступенчатые импульсы превращаются в синусоиду. Так как форма напряжения на работу мотора влияния почти не оказывает, этот блок в инверторных двигателях отсутствует.
Блок схема частотного преобразователя и способ его подключения к двигателю
В «умной» технике, работой которой управляет микропроцессор, он задает параметры напряжения, регулируя скорость вращения в зависимости от программы или от состояния техники. Сам принцип работы двигателя от наличия инвертора не зависит, но этот дополнительный блок дает возможность управлять работой электромотора в широких пределах.
Особенности применения
Частотный преобразователь включают, в основном, с асинхронными двигателями. Они недороги, надёжны, экономичны. Модели с короткозамкнутым ротором бесколлекторные, что делает их ещё более привлекательными. Имеют асинхронные двигатели два недостатка, которые как раз, инвертором и устраняются. Первый существенный недостаток – высокий пусковой ток. Он может быть в 3-7 раз больше номинального. Кроме того, резкий старт с подачей питания 220/380 В ведёт к перегрузке, а значит и к быстрому износу мотора. Установив частотный преобразователь, при пуске переводим переключатель на минимум и постепенно доводим обороты до нужного значения. Пусковой ток при этом минимальный, а разгон плавный. Ни пусковые токи, ни перегрузки не страшны.
Платой за точное регулирование скорости является более сложное управление
Второй отрицательный момент – регулировать скорость вращения ротора в асинхронных двигателях получается слабо, но это без инвертора. Инверторный асинхронный двигатель позволяет изменять скорость от десятков оборотов в минуту, до тысяч. И всё это плавно, без перегрузок.
Но инверторный двигатель значительно дороже «обычного» с точно такими же характеристиками. Дело в дополнительном оборудовании, причём совсем недешёвом, но использование этой технологии имеет свои плюсы.
В кондиционерах
Как работает обычный кондиционер? Компрессор в нём то включается, то выключается. Температура стала на градус выше заданной, компрессор включился, работает пока она не станет на один градус ниже заданного предела. Включается снова, когда температура снова окажется ниже предела. И каждое включение/включение – это стартовый ток, перегрузки.
Как работает кондиционер с инверторным мотором и обычным
Если в кондиционере стоит инверторный преобразователь, он просто задаёт скорость работы компрессора так, чтобы температура сохранялась. Это снижает расход электричества (нет пусковых многократно возросших токов), оборудование работает в щадящем режиме без перегрузок, что продлевает срок эксплуатации.
В стиральных машинах
Используют инверторные моторы и в стиральных машинах. В стиральных машинах «обычного» класса ставят коллекторные электродвигатели. Они могут разгоняться до высоких скоростей (до 10000 об/ми), имеют хороший крутящий момент на больших скоростях. Их минус – повышенный уровень шумов, так как, кроме ремённой передачи шумят еще и сами щётки. Как их не притирай, коллекторный узел всё равно шумит. И чем больше скорость вращения, тем выше уровень шумов. И он имеет высокую тональность, так что с ним достаточно сложно мириться.
Инверторный двигатель имеет небольшой размер и солидную мощность, но так ли важно это в корпусной технике
Последние годы появились стиральные машины с очень низким уровнем шума. В них установлены асинхронные двигатели с инверторным блоком. Раньше асинхронники не использовались, так как максимально могут развивать скорость до 3000 оборотов, что для нормального отжима недостаточно. Этот недостаток удалось обойти используя инвертор на входе. Он позволяет увеличить скорость электродвигателя до солидных величин. В двигателях нового поколения используется особый ротор – цельнолитой, это позволило уменьшить размеры двигателя. А так как в этих моторах нет коллектора и щёток, то и шумят они при работе совсем незначительно. Частотная регуляция скорости вращения позволяет точно контролировать число оборотов.
Если вы готовы платить за тихую работу — пожалуйста
Но платой за всё это является более сложное управление. Для управления инверторным электродвигателем в стиральной машине стоит отдельная плата. И ее стоимость равна 1/3 или 1/4 стоимости всей машины. Вот в этом случае стоит хорошо подумать, стоит ли покупать стиральную машину с инверсионным двигателем или нет. Слишком дорогой ремонт, да и стоимость самого агрегата значительно выше. А то, что на двигатель дают 10 лет гарантии так это не на плату, а на сам мотор. А в плюсах только более тихая работа.
Холодильники и морозильные камеры с инверторными компрессорами
В холодильниках используется такой же способ поддержания температуры, как и в кондиционерах. В камере холодильника расположен термодатчик, который через контакты включает и выключает компрессор. Точность поддержания температуры зависит от типа термодатчика, но обычно составляет несколько градусов, от трех до пяти. При такой работе приличествуют все «прелести»: многократные пусковые токи при включении, скачки напряжения сети, спровоцированные включением/выключением компрессора, шум.
В холодильниках и морозилках применение инверторных двигателей оправдано
Холодильник с инверторным двигателем работает тише, так как нет резкого пуска. Компрессор начинает работать с малых оборотов и постепенно выходит на нормальную скорость. Частота его работы зависит от температуры в камерах, но двигатель останавливается очень редко. Он, то работает на минимальных оборотах и тогда его почти неслышно даже вблизи, то чуть добавляет скорости, и его можно услышать. Этот режим работы более благоприятен для двигателя, он работает без пусковых перегрузок. И как ни странно, потребляют такие моторы меньше электроэнергии, снова-таки за счёт отсутствия пусковых токов. Ведь «обычный» компрессор включается каждые пять-десять минут. Превышение нормативного расхода – 4-8 раз. Вот за счёт этого и достигается экономия. Так что инверторный электродвигатель в холодильнике тоже оправдан, ну и плюсом, идет более тихая работа.
Недостатки инверторных моторов
Основной недостаток инверторных двигателей – их цена. Да, но она оправдана, так как в движке имеются, по сути два устройства, частотный преобразователь (который сам стоит немало) и двигатель. Но технология эта несёт определенные выгоды: снижение расхода электроэнергии за счёт минимизации пусковых токов, более широкий диапазон регулировок скорости, увеличение срока эксплуатации (за счёт отсутствия пусковых перегрузок). Это всё понятно, но есть и минусы и ограничения, о которых не так часто говорят.
Инверторная технология хороша для стабилизации напряжения, попутно она ещё решает другие задачи
Как видим, инверторный двигатель неидеальное решение, но довольно неплохое. Основной плюс – широкий диапазон регулирования скорости двигателя, точное поддержание этой скорости. Для асинхронных двигателей применение инверторной технологии означает ещё и минимизация пусковых токов и перегрузок. В общем, инверторный двигатель хорош там, где двигатели часто включаются/отключаются. Это холодильники, кондиционеры, станки, транспортёры и другое оборудование, которое ранее работало на асинхронных двигателях.
Не во всей технике установка инвертора необходима
Ещё инверторные двигатели (или частотные преобразователи к обычному двигателю) стоит применять там, где от производительности/скорости зависит эффективность работы. Например, подающие насосы, которые должны поддерживать определённое давление в сети и должны реагировать/плавно изменять скорость. Ещё инверторный двигатель может быть важен в подъёмной технике. Как пример, для откатных или подъёмных ворот. Возможность изменять скорость и развивать хорошее усилие на малых оборотах важно.
Инверторный привод в бытовой технике: что это, плюсы и минусы инверторного управления
Инверторное управление обеспечивает более надежную и экономичную работу бытовой техники. Устройства с инверторным приводом демонстрируют меньшую расточительность в энергопотреблении, с высокой точностью поддерживают требуемые обороты мотора, отличаются малошумностью и увеличенным эксплуатационным ресурсом. Применяются инверторы в холодильниках, стиральных машинах, посудомойках, кондиционерах и даже в обогревателях. Давайте познакомимся с технологией ближе.
Инверторные системы позволяют держать сердце бытовой техники постоянно «бьющимся» и плавно регулировать мощность, подбирая ее под конкретные нужды. Как минимум, это уменьшает преждевременный износ узлов. Для экономии энергии инверторные моторы не отключаются полностью — они снижают обороты, когда в работе «на полную катушку» нет необходимости. Плавные переходы с высоких на низкие обороты менее вредны для бытового прибора, чем постоянные включения/отключения.
В основе инверторной технологии лежит принцип двойного преобразования напряжения. Сперва синусоидальное напряжение на входе преобразуется в постоянное, фильтруется и сглаживается. На втором этапе из него формируются положительные и отрицательные управляющие импульсы. С их помощью создается переменное напряжение требуемой величины и частоты на выходе преобразователя, которое затем и подается на двигатель. Сам принцип работы двигателя от наличия инвертора не зависит, но этот дополнительный блочок дает возможность управлять работой электромотора в широких границах.
 |
| Многие именитые производители бытовой техники не стесняются давать на инверторные приводы увеличенную гарантию (10 лет и больше). |
Зачастую инверторы включаются в схемы с асинхронными двигателями. Они решают проблемы с высокими пусковыми токами и перегрузками, а также позволяют изменять скорость вращения ротора электромотора от десятков оборотов в минуту до нескольких тысяч. Наиболее важное преимущество подобного сочетания — отсутствие в конструкции мотора уязвимого щеточного узла, который является визитной карточкой электродвижков коллекторного типа. Со временем токоподводящие щетки в них изнашиваются и нуждаются в замене. Главные действующие лица моторов с инверторным приводом: вращающийся ротор с постоянными магнитами и неподвижный статор с катушками индуктивности. Впрочем, схемы управления, называемые инвертором, в разных устройствах могут быть реализованы совершенно по-разному.
Глубоко в дебри технической стороны вопроса мы лезть не будем. Акцент лучше поставить на преимуществах и недостатках инверторной технологии, а также особенностях ее применяемости в конкретных группах бытовой техники.
Итак, приступим ко всестороннему изучению качеств инверторов с холодильного оборудования:
Холодильники и морозилки
Холодильники и морозильные камеры с традиционным компрессором линейной конструкции систематически отключаются по достижению оптимальной температуры в камере. Точность ее поддержания варьируется в пределах 3-5 °С (зависит от конкретной модели). При каждом последующем включении мотор холодильника испытывает повышенные пусковые нагрузки, его элементы разогреваются, что провоцирует преждевременный выход узлов из строя, а домочадцы отчетливо слышат гудение во время работы компрессора.
Инверторный компрессор берет разгон с малых оборотов, наращивая силы постепенно. Первым делом он охлаждает воздух в камере до нужного значения температуры, после чего сбавляет темп на ее поддержание. Движок то работает почти неслышно на минимальных оборотах, то немного прибавляет мощности и его размеренное «урчание» можно услышать. Такой режим наиболее благоприятен для компрессора, поскольку он работает без пусковых перегрузок и за счет их же отсутствия потребляет меньше электроэнергии.
 |
| Наглядные преимущества использования инверторного компрессора в гипотетической модели холодильника. |
Плюсы инверторных компрессоров в холодильниках и морозилках:
Правда ли, что стиральные машины с инверторным мотором лучше?
И есть ли смысл переплачивать
Производители стиральных машин часто указывают инверторный мотор в списке преимуществ. Но техника с таким типом двигателя обычно дороже: разница по сравнению с аналогичной моделью с обычным мотором может составлять 10–30%. Действительно ли инверторный настолько хорош, что стоит за него переплачивать?
Чем они лучше
Первые стиральные машины с инверторным мотором были представлены в 2005 году компанией LG. Инверторными их назвали из-за наличия в схеме управления инвертора — он превращает переменный ток в постоянный, а после преобразует в ток нужной частоты. За счет изменения частоты меняется и скорость вращения двигателя.
Такой принцип работы позволяет точнее управлять частотой вращения барабана. А значит, можно реализовать больше программ стирки. Еще одним преимуществом считают более высокие обороты отжима — как правило, 1200 об/мин и выше. Например, у LG F4H5VS6W — 1400 оборотов в минуту.
Но в большинстве программ обороты отжима не превышают 900 в минуту — такие ограничения действуют для шерсти, шелка, других деликатных тканей, синтетики. На оборотах более 1200 в минуту можно отжимать постельное белье из хлопка, полотенца. Но чем больше скорость вращения — тем выше нагрузка на швы и структуру самой ткани, так что лучше все-таки не разгонять барабан выше 1200 об/мин, даже если такая возможность есть.
Мотор может быть размещен как по стандартной схеме (внизу с использованием ременной передачи), так и непосредственно на оси барабана. Последнее решение получило название «прямой привод» и позволило избавиться от еще одного расходного элемента — ремня. В конструкции такой стиральной машины его нет — ротор крепится непосредственно к барабану. Минус одна деталь, которая может сломаться.
Электроника у инверторных двигателей — самая сложная среди всех типов моторов стиральных машин. Но достоинств у такой конструкции гораздо больше, чем недостатков. Они тихо работают (уровень шума около 55–75 дБ), у них меньше деталей. Так как нет ремня, машина меньше вибрирует вибраций, а поскольку нет трения со щетками и ремнем, экономится электроэнергия — до 15%.
Но из-за сложной системы управления такие модели дороже. И если все-таки что-то сломается, чинить машину будет дорого.
А какие еще бывают моторы?
Асинхронные и коллекторные. Первые — устаревший вариант. Коллекторный мотор встречается примерно в 70% стиральных машин, в основном в недорогих. Важный элемент такого двигателя — щеточно-коллекторный узел. Щетки — это графитовые элементы, которые контактируют с ротором и со временем изнашиваются. Замена щеток обойдется примерно в 2 000 рублей. Кроме того, при соприкосновении деталей возникает шум, поэтому машины с коллекторным мотором не могут быть тихими. Средний показатель — 60–80 дБ (у моделей с инверторным двигателем — 55–75 дБ)
Можно ли сказать, что инверторные двигатели лучше остальных? Да! Но это не значит, что другие моторы плохие.
Если бюджет покупки ограничен и есть место для установки стиральной машины, подойдет модель с коллекторным двигателем. Соблюдайте правила эксплуатации, прописанные в руководстве пользователя, — и машина прослужит несколько лет без ремонта. Недорогие машины
Если вам важен минимальный уровень шума, вы готовы заплатить чуть больше средней цены стиральной машины и не хотите связываться с сервисом в ближайшие годы — выбирайте модель с инверторным двигателем.
Инверторный двигатель в стиральной машине — Плюсы и минусы
Известная южнокорейская компания LG начала заниматься изготовлением электродвигателей инверторного типа, обладающих уникальными характеристиками, с 2005 года. Благодаря управлению частотой питающего напряжения, имеется возможность эффективнее регулировать обороты мотора. Чаще всего инверторный двигатель можно встретить в приборах бытовой техники: стиральных, посудомоечных машинах, кондиционерах, холодильниках. Современные устройства, оснащенные принципиально новыми моторами, обладают лучшими техническими и эксплуатационными характеристиками.
Принцип работы инверторных двигателей
В обычных электромоторах коллекторного типа скорость вращения ротора хоть и поддавалась регулировкам, но имела низкий КПД. Чтобы ускорить или замедлить вращение барабана в стиральной машине, использовалась классическая схема с тиристором. Грубо говоря, обороты регулировались изменением амплитуды питающего напряжения. Инвертор имеет другое название – частотный преобразователь. Для инверторного двигателя переменный ток из сети преобразуется в постоянный, а затем – в переменный ток нужной частоты. При этом появляется возможность управлять частотой оборотов якоря.
В конструкции частотного преобразователя отсутствуют привычные щетки, которые искрят, быстро истираются и требуют замены. Известно, чтобы привести в движение подвижную часть рабочего агрегата, электрическая энергия преобразуется в механическую. В инверторе вращение передается за счет создания электромагнитных полей, вследствие чего, износ рабочих деталей сведен к минимуму. Коэффициент полезного действия инверторного мотора намного выше коллекторных аналогов, благодаря более эффективному использованию энергии.
Физический смысл трехфазного функционирования инверторного двигателя с бесщеточной системой:
Инверторный двигатель в стиральной машине
Большинство стиральных машин старого типа оборудуются электродвигателями коллекторного или ассинхронного типа. В них крутящий момент передается с электромотора на барабан при помощи ременной передачи.
Попытаемся объяснить, что значит инверторный двигатель в стиральной машине:
Теперь отпала необходимость устанавливать сложные ременные приводы. Благодаря новым разработкам, созданы бытовые приборы, работа которых основана на использовании электродвигателей с непосредственным приводом – Direct Drive. Мотор и барабан здесь установлены на общей оси.
Инновационный принцип прямого привода с недавнего времени начал применяться при изготовлении современных инверторных стиральных машин известных производителей:
Нужная программа стирки выбирается при помощи механического или электронного управления. В первом варианте используются механические регуляторы. Более современный вариант исполнения – кнопки, благодаря которым существенно продлен эксплуатационный срок передней панели. После нажатия на кнопку включения, стиралка самостоятельно выполнит необходимые операции:
Преимущества и недостатки стиральных машин инверторного типа
Основные плюсы инверторных двигателей в стиральных машинках:
К некоторым минусам можно отнести:
Полезные советы по эксплуатации инверторных машин:
Инверторный двигатель в холодильнике
При помощи инверторной системы переменный ток, потребляемый из электросети, преобразуется в постоянный. После чего производится обратный переход к переменному току с одновременным изменением его частоты.
Холодильник, оборудованный традиционным мотором линейной конструкции, систематически отключается после достижения оптимальной температуры в камере, а затем снова включается. В процессе включения/выключения слышны характерные щелчки, во время работы двигателя – гудение. Каждый раз, при включении мотора, его рабочие элементы сильно разогреваются, испытывают максимальные нагрузки и чаще выходят из строя.
Инверторный компрессор, после включения в сеть, доводит температуру холодильной камеры до расчетных параметров и далее продолжает работать в постоянном режиме на минимальных оборотах. При этом степень охлаждения внутреннего пространства поддерживается в заданном диапазоне.
Плюсы и минусы инверторных двигателей в холодильнике
Благодаря принципиальным различиям в работе представленных компрессоров, инверторный тип обладает определенными преимуществами:
Холодильникам с инверторным компрессором присвоен наивысший класс энергосбережения «А+++». Они экономичнее, чем их предшественники, на 20%. Экономия возможна, благодаря использованию максимальной мощности только при включении в сеть. После достижения заданных параметров, обороты снижаются, температура в камере остается постоянной.
Увеличение эксплуатационного ресурса обеспечено отсутствием скачков амплитуды питающего напряжения, приводящее к ускоренному износу рабочих деталей механизма. Длительная работа холодильника с инверторным двигателем позволяет устанавливать гарантийный эксплуатационный срок не меньше десяти лет.
Несмотря на большое количество достоинств, как и у всех работающих электротехнических механизмов, здесь также имеются некоторые недостатки:
Производители современных инверторных холодильников включают в конструкцию специальные барьеры или стабилизаторы напряжения, с целью защитить продукцию от поломок. При возникновении причин, представляющих угрозу для стабильной работы, холодильное оборудование переводится в режим ожидания. Как только напряжение в сети становится нормальным, процесс возобновляется.