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 чистую 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 напряжением 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 получают электронные 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 дорогим 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.
Как выбрать стабилизатор напряжения для стиральной машины?
Стабилизатор для стиральной машины выбирают не только по номинальной мощности прибора. Важно учитывать максимальную нагрузку во время нагрева воды, работу электродвигателя, пусковые токи, качество входной сети и место установки.
| Критерий | Что учитывать |
| Мощность |
Ориентируйтесь на максимальную потребляемую мощность стиральной машины, а не только на среднее потребление. К расчётному значению добавляют запас 20-30%, чтобы стабилизатор не работал на пределе возможностей. |
| Пусковые токи |
Электродвигатель при запуске может кратковременно потреблять больше, чем в штатном режиме. Стабилизатор должен выдерживать такую нагрузку без ухода в перегрузку или защитное отключение. |
| Диапазон входного напряжения |
Рабочий диапазон стабилизатора должен перекрывать реальные просадки и повышения напряжения в сети. Если напряжение часто опускается ниже нормы или поднимается выше допустимого уровня, нужна модель с широким диапазоном стабилизации. |
| Быстродействие |
При резких скачках и провалах важна высокая скорость реакции, чтобы отклонение не успевало пройти на электронный блок управления, двигатель, ТЭН и другие узлы стиральной машины. |
| Точность стабилизации |
Чем точнее выходное напряжение, тем стабильнее работают двигатель, ТЭН, клапаны, электронный модуль и система управления. Для чувствительной бытовой техники лучше выбирать стабилизатор с высокой точностью стабилизации. |
| Форма выходного напряжения |
Для электродвигателя и электронного блока управления желательно чистое синусоидальное напряжение. Искажения формы сигнала могут приводить к перегреву двигателя, вибрациям, сбоям электроники и некорректной работе программы стирки. |
| Место установки |
Стабилизатор нельзя закрывать, ставить во влажном помещении без защиты и перекрывать вентиляционные отверстия. Для стиральной машины часто удобнее установка в сухом проветриваемом помещении, рядом с электрощитом или на отдельной линии питания. |
| Отключения электричества |
Стабилизатор не обеспечивает длительное резервное питание. Если важно корректно завершать цикл при отключении света, потребуется ИБП или другая схема резервного питания, но для стиральной машины это требуется не всегда. |
Почему для стиральной машины подходит инверторный стабилизатор?
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, формируя чистую синусоидальную форму выходного напряжения.
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 уступает защите, которую обеспечивают инверторные модели. Для стиральной машины инверторный стабилизатор считается наиболее эффективным решением, так как сочетает быстрый отклик, высокую точность и чистую синусоидальную форму выходного напряжения. 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.
Где безопасно разместить стабилизатор для стиральной машины: комментарий эксперта
Главная ошибка при защите стиральной машины – поставить стабилизатор прямо в ванной и закрыть вентиляционные отверстия, чтобы «защитить» его от влаги. Так делать нельзя: при нарушении вентиляции устройство может перегреваться и уходить в защиту.
Стабилизатор лучше размещать в сухом проветриваемом помещении, рядом с электрощитом или на линии питания стиральной машины. Если используется модель с клеммным подключением, монтаж должен выполнять квалифицированный электрик.
При подборе также важно учитывать не только мощность ТЭНа, но и работу электродвигателя. Стабилизатор должен выдерживать максимальную нагрузку стиральной машины и иметь запас по мощности.
Андрей Новиков,
Ведущий инженер ГК «Штиль»
Популярные инверторные стабилизаторы для стиральной машины
В официальном интернет-магазине производителя «Штиль» наиболее популярными для работы со стиральными машинами являются настенные модели IS2500-IS3500 и напольные/стоечные решения IS2500RT-IS3500RT c выходной мощностью от 2 до 2,75 кВт.