Типовые проблемы электроснабжения и их влияние на работу стиральной машины
Бытовые стиральные машины рассчитаны на работу в условиях однофазной сети переменного тока с напряжением, имеющим идеальную синусоидальную форму и действующее значение 220 или 230 В.
⇒ При электропитании стиральной машины допускаются минимальные отклонения от 220/230 В – не более 5-7%, отклонения от синусоидальной формы напряжения вообще не рекомендуются!
Требования стиральной машины к электропитанию близки к нормам действующего в Российской Федерации ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), согласно которому сеть должна стабильно обеспечивать 230 В ±10 %. Однако указанные параметры выдерживаются не всегда – десятки причин провоцируют сетевые отклонения и искажения, которые могут быть как постоянными, так и возникать неожиданно там, где ещё мгновение назад электросеть не вызывала никаких опасений. Это объясняется как общим состоянием энергосистемы (моральное устаревание и дефицит мощностей), так и различными природными и техногенными факторами – от ураганов и грозовых разрядов до неправильного монтажа и вандализма. Такие проблемы встречаются не только на объектах с изношенным или перегруженным электрохозяйством (частный сектор, многоквартирные дома «советской» постройки), но и в местах с относительно новыми коммуникациями (современные жилые комплексы и загородные коттеджи). Несоответствие напряжения установленному номиналу крайне нежелательно для стиральной машины и приводит либо к заметному ухудшению её работы, либо к повреждению.
Рассмотрим типичные для электросетей проблемы и разберём их влияние на наиболее энергозависимые узлы стиральной машины: электродвигатель и электронный блок управления.
Кратковременные сетевые перепады
Кратковременные сетевые перепады (скачки и провалы) – колебания напряжения, при которых его величина за короткий промежуток времени поднимается или опускается до значений, отличающихся от номинальных более, чем на 10%. Эти явления могут возникать в любой сети по причине, например, отключения/включения мощных электроприборов или аварии на линии электропередачи.
Перепад напряжения, независимо от амплитуды и длительности, представляет серьезную угрозу для стиральной машины. Он вызывает некорректную работу электронных компонентов, которые могут привести к сбою в запущенной программе стирки, а также негативно влияет на двигатель, который теряет КПД и перегревается. Конечным итогом перепада может стать аварийное отключение устройства: либо вследствие ошибки блока управления, либо из-за остановки электродвигателя. Сбой в программе и аварийная остановка являются частыми, но не самыми плохими последствиями.
В случае экстремального перенапряжения (до 300 В и выше) практически неминуема серьёзная поломка стиральной машины, например, повреждение изоляции на двигательных обмотках или выгорание блока управления. При этом повреждения рискуют получить не только работающие в момент перенапряжения устройства, но и находящиеся в ждущем режиме.
Перенапряжения
Перенапряжения (импульсные всплески) – экстремально сильные скачки напряжения, характеризующиеся многократным превышением допустимой сетевой нормы. При перенапряжении практически неизбежен выход из строя всей включенной в сеть техники, в том числе и стиральной машины. При этом повреждения получают даже устройства, находящиеся в ждущем режиме!
Постоянно пониженное/повышенное сетевое напряжение
Это состояние электросети, при котором отклонение действующего в ней напряжения не скачкообразно, а стабильно. Для такой сети снабжение потребителей электроэнергией с параметрами ниже/выше допустимых можно рассматривать как основной режим работы.
Основные причины ситуации с постоянно сниженным напряжением – износ и перегрузка сети. Кроме того, значение напряжения в точке подключения часто зависит от удаления этой точки от распределительного устройства (чем она дальше, тем напряжением меньше, поэтому за городом в розетке иногда оказывается 160 или 140 В).
Эксплуатация стиральной машины в условиях «нехватки напряжения», во-первых, отрицательно сказывается на работе её электродвигателя. В лучшем случае упадёт скорость его вращения и, соответственно, скорость вращения барабана, что снизит общую эффективность стирки при сохранении тех же затрат на воду, стиральный порошок и электроэнергию. В худшем случае двигатель не выйдет из пускового режима, что приведёт к нагреву и расплавлению его обмоточной изоляции (причина роста температуры – продолжительное воздействие высоких пусковых токов). Последствия этого процесса крайне опасны, так как повреждение изоляции – прямой путь к короткому замыканию и разрушению, а возможно и возгоранию электрической части стиральной машины! Во-вторых, нарушается нормальное функционирование впускного клапана, который может просто не набрать необходимое для начала стирки количество воды.
Ещё одна сопряжённая с пониженным напряжение проблема – слишком долгий разогрев ТЭНа до рабочей температуры. Некоторые машины расценивают его как аварийное состояние и, соответственно, блокируются из-за срабатывания защитной автоматики.
Распространена ситуация, в которой «нехватка вольт» не позволяет начать автоматический отжим выстиранного белья – столкнувшись с ней, многие начинают грешить на приводной ремень или датчик контроля оборотов, в действительности же виной всему пониженное напряжение в электросети.
Опасностью низкого напряжения будет не остановка барабана или сбой в процессах отжима и набора воды. Худший сценарий – выход из строя электродвигателя стиральной машины, любая неисправность которого дорога в устранении и сопряжена с риском возгорания.
Постоянно повышенное сетевое напряжение встречается, например, вблизи трансформаторных подстанций. Превышение допустимого значения даже на 3-5% отразится на стиральной машине. Наибольший ущерб получат электронным модули, удар по которым приводит к нарушениям в работе автоматики, индикации и системы управления. Появятся проблемы и с электродвигателем – возрастёт интенсивность его вращения, что приведёт к повышенному тепловыделению (быстрому нагреву обмотки), а также к ускорению механического износа подвижных частей. Кроме того, ТЭН, отвечающий за нагрев поступающей из водопровода воды, начнёт перегреваться сверх нормы. Сразу это не приведёт к его поломке, однако существенно снизит расчётный срок службы.
Несинусоидальность напряжения
Несинусоидальность напряжения – отклонение сетевого напряжения от синусоидальной формы. Эта проблема возникает из-за влияния на сеть нелинейных нагрузок, таких как индукционное оборудование или сварочные установки.
Несинусоидальное напряжение вызывает сильные погрешности в работе микропроцессорной техники, что в случае стиральной машины может привести к проблемам с электроникой: ложным срабатываниям аварийной защиты, самопроизвольной смене режимов стирки, некорректной работе средств звуковой и световой индикации, а также ЖК-дисплея.
Для двигателя нарушение синусоидальности также опасно – он теряет равномерность вращения, начинает вибрировать и перегреваться. Рост температуры и вибрации нежелателен. Повышенное тепловыделение снижает КПД, ускоряет старение обмоточной изоляции, а также приводит и к возгоранию. Чрезмерная вибрация может спровоцировать разрушение внутренних элементов устройства, в частности, подшипникового узла.
Несинусоидальность напряжения создаст проблему владельцам стиральных машин с инверторным двигателем. Искажения формы сетевого сигнала отрицательно сказываются на работе используемых в составе таких двигателей статических преобразователей.
Кроме перепадов, перенапряжений, хронических отклонений и искажений синусоиды в сетях встречаются и другие проблемы с качеством электроэнергии: пульсирования частоты, электромагнитные помехи и шумы – для стиральной машины они представляют не меньшую угрозу, чем вышерассмотренные явления.
⇒ Сетевые проблемы влияют одинаково отрицательно как на классические стиральные машины с коллекторными и асинхронными двигателями, так и на устройства новых поколений с инверторными моторами.
⇒ Любые повреждения стиральной машины, произошедшие из-за некачественного сетевого напряжения, аналогично поломкам, вызванным некачественной водой, не являются гарантийным случаем и устраняются за счёт владельца.
Как выявить сетевые отклонения на месте установки стиральной машины?
Длительно повышенное/пониженное напряжение определить нетрудно. Для этого достаточно сделать замеры сетевых показателей с помощью вольтметра или мультиметра. При отсутствии навыков в их использовании лучше обратиться к электрику или попробовать освоить работу инструментов самостоятельно. В интернете много подробных инструкций.
⇒ Лучше провести несколько замеров в разное время в течение 2-3 дней. На основе измерений появятся сведения, дающие подробное представление о поведении сетевого напряжения. Вольтаж может проседать и колебаться строго в определённые часы (по утрам будней или по вечерам выходных).
Резкие перепады напряжения с помощью замера «поймать» сложнее – никто не гарантирует, что колебание произойдет именно в момент приложения к сети измерительного прибора. Поэтому подобные явления часто вычисляют по косвенным признакам:
- периодическому миганию ламп и прочих источников света;;
- самопроизвольным беспричинным отключениям постоянно питаемой от розетки бытовой техники и электроники (например, холодильника);
- скачкообразным изменениям мощности устройств с электродвигателями (пылесос, миксер, фен, насос, вентилятор).
По косвенным признакам выявляется и сетевая несинусоидальность. К её основным «симптомам» относят:
- сбои в работе техники с электронными блоками управления;
- перегрев устройств с электродвигателями, а также искажение их рабочего звука (возможно и появление дополнительных звуковых эффектов, несвойственных работе изделия в нормальном режиме).
⇒ Разрешённое ГОСТом предельное сетевое отклонение в 10% может оказаться слишком большим для ряда стиральных машин. Поэтому даже соблюдение поставщиком прописанных в стандарте требований не гарантирует бытовому прибору полную защиту.
⇒ Экстремальный скачок напряжения может возникнуть даже в сети, которая до этого никогда не характеризовалась проблемами с качеством электроэнергии.
Защита стиральной машины от сетевых проблем
Наиболее действенный и сбалансированный по цене и качеству способ борьбы с сетевыми проблемами – установка стабилизатора напряжения для стиральных машин. В подтверждение этого рассмотрим устройства, которые чаще всего используются для защиты от некачественного напряжения. Начнём с принципа их работы.
| Устройство защиты | Принцип действия |
| Стабилизатор |
Имеет допустимый диапазон входных значений, при котором питающее нагрузку выходное напряжение сохраняет свою номинальную величину, а у некоторых моделей ещё и синусоидальную форму. При выходе сети из допустимого диапазона нагрузка автоматически обесточивается. |
|---|---|
| РКН |
Допустимый входной диапазон настраивается пользователем. Напряжение, попадающее в его пределы, сразу передается на нагрузку без коррекции. При выходе сети из допустимого диапазона нагрузка, как и в случае со стабилизатором, автоматически обесточивается. |
| Сетевой фильтр |
Допустимый диапазон определяется характеристиками входящих в состав устройства предохранителя и варистора. Если напряжение попадает в его рамки, то транслируется на нагрузку. Если нет, то происходит защитное отключение. Отдельные модели имеют LC-контур, позволяющий им устранять некоторые сетевые помехи. |
Рассмотрим совместное использование данных устройств со стиральной машиной, условившись, что номинальное напряжение её электропитания составляет 230 В с разрешённым отклонением до 215-240 В.
| Устройство защиты | Работа с нагрузкой |
| Стабилизатор | При нахождении сетевого напряжения в допустимом диапазоне на вход стиральной машины будут подаваться номинальные 230 В. У большинства современных моделей допустимый диапазон составляет не менее 130-250 В. |
|---|---|
| РКН | Настройка допустимого диапазона РКН в строгом соответствии с требованиями стиральной машины (т.е. 215 - 240 В) исключит попадание на её вход напряжения, погрешность которого превышает разрешённую величину. Однако любой провал сети ниже настроенных значений будет приводить к отключению электропитания, что усложнит эксплуатацию стиральной машины в местах с низким качеством электроэнергии. Увеличение допустимого диапазона РКН уменьшит количество отключений и увеличит вероятность попадания на вход стиральной машины опасного напряжения (выше уже говорилось, что реле не реагирует на отклонения, лежащие внутри допустимых границ). |
| Сетевой фильтр | Допустимый диапазон фильтра шире, чем разрешённые 215-240 В. Поэтому напряжение с критическим для стиральной машины значением сможет беспрепятственно попадать на её вход. |
Отличие стабилизатора от фильтра и РКН – это способность корректировать входное напряжение. Она позволяет устранять влияние широкого диапазона сетевых отклонений на нагрузку, не прибегая при этом к её отключению.
По уровню обеспечиваемой защиты некоторые стабилизаторы приближаются к более дорогими онлайн ИБП и уступают им лишь из-за невозможности обеспечить автономное питание нагрузки. Однако для стиральной машины батарейная поддержка не столь актуальна – её отключение из-за обрыва электропитания вряд ли создаст серьёзный бытовой дискомфорт или повлечёт потерю каких-либо данных. Поэтому в данном случае ИБП выглядит прибором немного избыточным – с задачей по избавлению стиральной машины от пагубного воздействия сетевых отклонений прекрасно справится современный стабилизатор (но не каждого типа, см. следующий раздел)!
⇒ Не стоит бояться сложностей с установкой стабилизатора. Подходящие для стиральной машины устройства обычно имеют компактный корпус и привычные всем вилку и розетки.
Какой стабилизатор напряжения выбрать для стиральной машины?
Из всех приборов, а сейчас их на рынке четыре типа, наиболее эффективны инверторные стабилизаторы. Их принцип работы объединяет сильные качества стабилизаторной техники других типов в одном устройстве, исключив при этом сопутствующие каждому виду недостатки. Только инверторный стабилизатор одновременно имеет: максимальное быстродействие, высокую точность стабилизации и синусоидальную форму выходного сигнала. Он не искажает сетевую синусоиду, а корректирует её, доводя до идеальной формы.
Самым большим отличием инверторных устройств от остальных является бестрансформаторная схема, работа которой построена на основе двойного преобразования энергии. Использование этой технологии и обеспечивает основные практические преимущества инверторных стабилизаторов:
- мгновенную нейтрализацию сетевого отклонения (у моделей других типов присутствует хоть минимальная, но задержка);
- широкий диапазон допустимых входных значений – 90-310 В;
- высокую точность (±2%) и синусоидальную форму выходного напряжения (и то и то обеспечивается постоянно – независимо от состояния входной сети).
Низкой ценой и большим распространением отличаются электромеханические и релейные стабилизаторы. Однако целесообразность использования их со стиральной машиной под большим вопросом. Дело в несовременном принципе их работы и свойственных ему недостатках, которые не позволяют поддерживать необходимый для стиральной машины уровень защиты. В частности, электромеханические модели имеют длительное время отклика на сетевое колебание и скорее всего пропустят резкий скачок напряжения, а релейные характеризуются пониженной точностью стабилизации и ступенчатыми искажениями выходного напряжения.
Более совершенные электронные стабилизаторы опережают релейные и электромеханические модели по большинству показателей и работают со стиральной машиной более успешно – создаваемая ими защита приемлема, но всё же не максимальна, т.е. не гарантирует полную безопасность. Она уступает защите, обеспечиваемой инверторным стабилизатором – именно она считается эталонной. Стоимость электронных стабилизаторов аналогична, а иногда и превышает стоимость стабилизаторов инверторного типа.
Эксплуатация и обслуживание подключенного к стиральной машине стабилизатора
Эксплуатация стабилизатора, работающего со стиральной машиной, ничем не отличается от эксплуатации стабилизатора, используемого с любой другой нагрузкой. Главное соблюдать требования соответствующей прибору инструкции и не допускать его перегрузок.
⇒ Выходная мощность стабилизатора должна гарантированно превышать электрическую мощность стиральной машины, причём не номинальную, а максимальную – пусковую.
Важен вопрос с размещением стабилизатора. Прибор «не любит» влагу, поэтому ванная (особенно с небольшой площадью) для него не лучшее место. Если защищаемое устройство находится именно там, а в случае стиральной машины это не редкость, то стабилизатор рекомендуется поместить в какое-то другое помещение и соединить с нагрузкой проводами большей длины.
Комментарий эксперта
Некоторые пользователи всё же устанавливают стабилизатор в ванной комнате и при этом, надеясь избежать влияния влаги на его внутренние компоненты, заклеивают или закрывают плёнкой размещённые на корпусе устройства вентиляционные отверстия. Так поступать недопустимо! Нарушение вентиляции может повлечь перегрев и последующий выход прибора из строя!
Что касается обслуживания, то стабилизаторы не требуют специфичных мероприятий на протяжении всего срока службы. Достаточно периодически проводить визуальный осмотр и удалять скапливающуюся на корпусе устройства пыль.
Андрей Новиков,
Ведущий инженер ГК «Штиль»
Популярные инверторные стабилизаторы для стиральной машины
В официальным интернет-магазине производителя «Штиль» наиболее популярными для работы со стиральным машинами являются настенные модели IS2500-IS3500 и напольные/стоечные решения IS2500RT-IS3500RT c выходной мощностью от 2 до 2,75 кВт.