Стиральная машина

Теперь рассмотрим принцип работы стиральной машины.

Рис.3 – Устройство стиральной машины

На рис.3 показано устройство машины. Здесь: 1 – стиральный бак, 2- кожух привода, 3 – крышка бака, 4 – активатор, 5 – электрошнур, 6 – ременная передача привода, 7 – электродвигатель, 8 – реле времени, 10 – фильтр, 11 – конденсатор, 12 – ручка реле времени, 13 – сливной шланг с наконечником, 14 – крышка кожуха, 15 – поддон.

Машина состоит из стирального бака (1) прямоугольной формы, привода, крышки бака (3), активатора (4), электрошнура (5).

Активатор приводится во вращение электродвигателем через ременную передачу (6).

Привод машины состоит из электродвигателя (7), реле времени (8), конденсатора (11) и фильтра (10).

Роль электродвигателя здесь такая же, как и в случае холодильника – преобразовывать электрическую энергию в механическую энергию вращения активатора, способствующего перемешиванию белья.

В качестве электродвигателя используется однофазный асинхронный двигатель (об асинхронных двигателях мы скажем немного позже).

Схема на рис.4 предусматривает вращение ротора электродвигателя в одну и в другую сторону. Кроме того, предусматривается также возможность регулировки времени вращения.

Пуск и остановка привода осуществляется при помощи реле времени, ручка которого выведена на панель пульта управления.

Реле времени – такое реле, замыкание или размыкание контактов которого происходит с необходимой задержкой. На каком же принципе основывается работа реле? Для пояснения принципа действия реле времени рассмотрим схему на рис.5а. При подаче на вход управляющего напряжения напряжение на конденсаторе будет повышаться постепенно с постоянной времени , так как конденсатор заряжается постепенно. Обмотка реле подсоединена параллельно конденсатору, и реле сработает, когда напряжение достигнет определенного значения (см. график на рис.5б). Задержку времени можно регулировать, изменяя параметры цепи и .

Как и в случае холодильника, основная энергия, которая потребляется стиральной машиной от сети – магнитная, которая запасается в индуктивных элементах – катушках. Эта энергия преобразуется в механическую энергию вращения ротора двигателя.

Поэтому, если рассмотреть стиральную машину как некоторую эквивалентную нагрузку для внешней сети, то она является индуктивной.

Так же, как и в случае холодильника, часть энергии, потребляемой стиральной машиной от сети, идет на необратимое преобразование в тепло в омических сопротивлениях, которые также являются необходимым элементом цепи, приведенной на рис.4.

Кроме того, эта цепь включает и конденсаторы ( , ), которые являются аккумуляторами электрической энергии. Поэтому часть нагрузки стиральной машины является емкостной.

2. Трехфазные цепи. Трансформаторы. Асинхронные машины

Вы, наверное, уже знаете, что существуют однофазные и трехфазные цепи. Если вспомнить электротехническое определение фазы еще из школы, то можно составить себе некоторое представление об этих цепях: различные фазные провода трехфазной цепи находятся под различным напряжением относительно нулевого потенциала (“земли”).

Давайте теперь подробнее остановимся на трехфазной сети, выясним, как строится трехфазная цепь, для чего используется и в чем ее преимущества.

Трехфазная система была изобретена выдающимся русским инженером М.О. Доливо-Добровольским (1862-1919) в 1891г. В настоящее время для передачи и распределения электроэнергии в подавляющем большинстве случаев применяются трехфазные системы. Очень важным преимуществом трехфазной системы является также исключительная простота и дешевизна трехфазных асинхронных двигателей.

Источником энергии в трехфазной системе служит трехфазный генератор, принципиальная схема которого приведена на рис.6.

Между полюсами постоянного неподвижного магнита расположены три обмотки, сдвинутые относительно друг друга на . Эти обмотки, вращаются с постоянной угловой скоростью . Поле магнита постоянно и однородно.

В момент времени рамка расположена горизонтально и в ней индуцируется по закону электромагнитной индукции ЭДС

. (1)

Точно такая же ЭДС будет индуцироваться и в рамке , когда она повернется на и займет положение рамки . Следовательно, при

. (2)

Рассуждая аналогично, находим ЭДС в рамке : . (3)

Если теперь к каждой из рамок подсоединить нагрузку, то в образовавшихся цепях появятся токи.

Зададимся вопросом, как именно подключить нагрузку к генератору? Рассмотрим несвязанную трехфазную цепь (рис.7а), в которой каждая обмотка генератора питает свою фазную нагрузку.

Пусть необходимо обеспечить трех потребителей одинаковым напряжением. Для этого может быть использована, например, схема, приведенная на рис.7а, представляющая собой схему несвязанной трехфазной сети. Здесь каждая обмотка генератора питает свою фазную нагрузку. Такую цепь, требующую шести соединительных проводов, практически не применяют.

В целях экономии обмотки трехфазного генератора соединяют звездой (рис.7б, изображена схема трехфазной четырехпроводной сети, провод - нулевой) или треугольником (рис.7в).

Напряжения , , называются фазными, а напряжения , , - линейными.

Оказывается, что экономия цветного металла проводов для трехфазной трехпроводной системы по отношению к однофазной составляет 25%- при соединении треугольником и 75% - при соединении звездой, а трехфазной четырехпроводной по отношению к однофазной – 71%.

Кроме экономии материала проводов по сравнению с тремя однофазными линиями широкому распространению трехфазной системы способствует то, что трехфазный генератор дешевле, легче и экономичнее, чем три однофазных генератора такой же общей мощности; во-вторых, трехфазная система токов позволяет получить вращающееся магнитное поле с помощью трех неподвижных катушек, что существенно упрощает производство и эксплуатацию трехфазных двигателей.

Наконец, применение трехфазной системы типа звезда позволяет трансформировать напряжение без использования трансформатора. Например, линейное напряжение 380В в силу свойств самой линии преобразуется в фазное напряжение потребителя .