Вариатор – привод с изменяемым передаточным числом. Само слово широко стало известно при появлении вариаторных коробок передач у автомобилей. Однако это устройство давно используется для изменения скорости вращения валов в станкостроении, управлении прокатными станами и т.д. Автомобильный вариатор не является принципиально новым агрегатом.
Количество оборотов выходного вала асинхронного электродвигателя напрямую зависит от частоты питающего напряжения и числа полюсов статора: n = 60*f/P. Условия плавной регулировки оборотов эффективно решает частотно регулируемый привод (ЧРП). Однако и он не лишен некоторых недостатков, один из них – высокая цена.
Механические вариаторы до сих пор используются в станках деревообработки, обработки металлов.
Самый распространенный тип вариатора – клиноременный.
Он стал основой и для вариаторных коробок передач автомобилей. Состоит он из двух шкивов, между которыми натянут ремень. Щеки шкивов могут перемещаться по своим осям, раздвигаясь или сближаясь. При этом приводной клиновой ремень проваливается ближе к оси или наоборот выдавливается. Шкивы приемного и ведущего вала раздвигаются и сдвигаются в противофазе. Если щеки шкива ведущего вала сжимаются, выдавливая ремень на работу по большему диаметру, то у ведомого раздвигаются. Ремень уходит на меньший диаметр. Обороты выходного вала увеличиваются. При этом сохраняется натяжение ремня, которое дополнительно обеспечивается натяжными роликами.
Сейчас чаще всего используется механизм с планетарными роликами.
Ролики перемещаются по конусообразным ведущим и приводным дискам. Для лучшего фрикционного сцепления профиль дисков делают в форме параболы. Такое механическое устройство позволяет плавно изменять частоту вращения рабочего вала, не изменяя количество оборотов электрического двигателя.
Механические вариаторы выпускаются в виде модулей, которые можно подобрать для различных электродвигателей: по мощности, соединению, диаметру вала.
Если с недорогими деревообрабатывающими станками использовать ЧРП, то стоимость частотного привода составит половину в цене всего станка. Механический вариатор много дешевле.