Конструкция клиноременного вариатора состоит из следующих составных частей: несколько (как обычно, одной или  двух) ременных передач, где шкивы представлены коническими дисками, благодаря раздвиганию и сдвиганию которых изменяются диаметр шкивов и, следовательно, передаточное число. Различные фирмы разработали свою собственную конструкцию клиноременного вариатора, так в трансмиссии Multitronic на Audi взамен ремня используют цепь, а Honda устанавливает ремень, который набран из металлических пластин, однако принцип работы не меняется от этого. Для того, чтобы  автомобиль тронулся с места, применяют обычное сцепление либо небольшой гидротрансформатор, который вскоре блокируется после начала движения. Электронная  система осуществляет управление дисками шкивов, она состоит из датчиков, сервоприводов и блока управления. Начнем с названия. Спросите: почему именно клиновидный ремень? В  разрезе ремень имеет трапециевидную форму и только своими боковыми поверхностями "вклинивается" в шкив. Благодаря  своей форме, при износе данных поверхностей, он глубже врезается в шкив и все равно останется с ним в хорошей сцепке. Как изменится при этом передаточное число? Устройство ведущего шкива (ведущий шкив обязательно вращается коленвалом) устроено так, что при воздействии центробежных сил его щеки плавно сжимаются, а затем выталкивают клиновидный ремень от центра шкива все дальше и дальше. А вот при этом ведомый шкив наоборот, разжимается, и на нем ремень плавно утопает к центру шкива все ближе и ближе. Чем больше будут обороты двигателя, тем, соответственно,  больше разжимается ведомый, а ведущий шкив сжимается, и тем самым изменяется передаточное число к заднему колесу от коленвала.

Если на машине обычный дизельный или бензиновый мотор напрямую соединить со всеми  колесами, то полученный  автомобиль не сможет ездить. У  поршневого двигателя внутреннего сгорания в отличие от электрических и паровых мощность окажется непостоянной – при низких оборотах тяговое усилие на валу значительно меньше, нежели при высоких значениях. Коленчатому валу ДВС необходимо стремительно вращаться, причем  все время. Изменение внешней нагрузки (преодоление подъемов, разгон и так далее) по принципу рычага должно компенсироваться, то есть с помощью изменения передаточного числа между колесами и двигателем. И здесь очевидно, что такое устройство, которое выполняет эту функцию, оно же и трансмиссия, должно выбрать передачу таким образом, чтобы та смогла обеспечить наиболее оптимальное сочетание между нагрузкой извне и оборотами двигателя в любой момент движения. Ступенчатые  коробки передач, которые сегодня повсеместно используются, имеют первоначально конструктивно заложенный в них недочет: набор фиксированных передаточных чисел может отражать лишь усреднено весь перечень постоянно изменяющихся внешних условий. Даже при обычном прямолинейном разгоне на ровной дороге картина очень неудовлетворительна. Сначала  двигателю на каждой из ступеней приходится очень трудно, поскольку ему приходиться преодолевать внешнюю нагрузку (силу инерции – в данном примере), тут передача окажется более высокой, нежели нужно; затем все-таки раскручивается двигатель, попадая в определенный момент числом оборотов в идеальное соответствие с передаточным числом, а  далее уходит вперед, и следовательно передача уже будет более низкой, нежели требуется. “Точность” передач можно повысить, повышая в коробке количество ступеней, этого можно добиться с помощью вариатора.

Кроме технологических перегрузок, случаются аварийные перегрузки, которые возникают по другим причинам (сбой в питающей линии, снижение напряжения, заклинивание рабочих органов и т.д.). Они обеспечивают своеобразные режимы работы асинхронных двигателей и выставляют некие требования к защитным средствам. Рассмотрим, как будет вести себя асинхронный двигатель в наиболее часто происходящих аварийных режимах.

Часто перегрузки происходят при длительной работе с постоянной нагрузкой. Электродвигатели, как правило, выбирают с небольшим запасом мощности. К тому же, большую часть времени они работают не на максимальной нагрузке, а значит, ток двигателя ниже номинального значения. Перегрузки случаются, как правило, в результате нарушений технологии, из-за поломок, заеданий и заклиниваний в рабочей машине. Машины, подобные вентиляторам, центробежным насосам, ленточным и шнековым транспортерам, имеют спокойную, как правило, постоянную или слабо меняющуюся нагрузку. Небольшие и кратковременные изменения при подаче материала, по сути, не нагревают электродвигатель. Совсем другое дело, если нормальные условия работы нарушаются на длительное время.

Электроприводы обычно имеют некоторый запас мощности. А значит, механические перегрузки, в первую очередь, вызывают поломку деталей машины. Но, учитывая случайный характер их появления, нельзя утверждать, что при возникновении определенных обстоятельств окажется перегруженным и сам электродвигатель. Это может случиться, например, с двигателем шнекового транспортера. Любое изменение физических свойств транспортируемого материала (крупность частиц, влажность, вес и т. д.) моментально отражается на мощности, которая понадобится на его перемещение. Защита обязана отключить электродвигатель в таких случаях, иначе возникнет опасный перегрев обмоток.

[youtube  jkNBGHYd6gk]

Как устроен вариатор

Пролистывая автомобильные каталоги, многим встречалась такая фраза: «На автомобиль можно установить бесступенчатый вариатор». Либо могли обнаружить это словосочетание в надписях  таблицы технических характеристик. Что из себя представляет механическая коробка передач, наверняка, знают все, к «автомату» также  давно уже все привыкли (в особенности американцы). А вот такое понятие как вариатор является малоизвестным. А ведь на самом деле он уже далеко не новинка. Вы удивитесь, что это изобретение принадлежит не Мерседесу и даже не Хонде. На  вариатор патент был выдан в конце девятнадцатого столетия! Более того,  самый первый вариатор придуман был в 1490 году. Добродушный  бородач Леонардо да Винчи оказался его автором.

Правда, первая работоспособная модель автомобиля с таким типом трансмиссии появился не в эпоху Возрождения, а намного позже — через пятьсот лет, где-то в 1950-х годах. Вариатор устанавливался серийно на автомобили модели DAF (под этой маркой в то время выпускались и легковушки, и грузовики). Затем нечто схожее начали устанавливать и на Volvo, но широкое распространение вариаторы по-настоящему получили только в нынешнее время.

По своей сути, вариатор (самым  распространённым англоязычным обозначением является CVT — continnuously variablle transmissiion) — это, извините за тавтологию, вариация на тему коробки передач «автомат». И автомобиль, который оборудован им, на самый первый взгляд, себя абсолютно ничем не выдаёт — здесь педалей окажется всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии — P, D, R, N—будет  такой же, как и у автомобиля, снабженный традиционной АКПП. Всё как всегда. Однако вариатор работает абсолютно по-другому. В нём нет привычных всем фиксированных первой, второй передач. И между ними «переключение» происходит незаметно и плавно.