Вариатор принцип работы: Устройство вариатора и принцип работы

Содержание

Устройство вариатора и принцип работы

С каждым годом в автомобильной отрасли происходят существенные изменения: разрабатываются все новые устройства и аппараты для облегчения вождения и улучшения качества поездки. Постепенно все общепринятые приборы заменяются наиболее удачными изобретениями. Не стала исключением и всеми известная коробка передач.

Если вы страстный автолюбитель, то наверняка не раз сталкивались с названием – бесступенчатый вариатор. Эта новинка наших дней была придумана много лет назад. Еще одаренным Леонардо да Винчи в 1490 году. Но воплотить ее в жизнь смогли только в 1950 годах. Первым легковым автомобилем с такой трансмиссией стала 600-я модель от фирмы «DAF». В ней установили вариатор под названием «Variomatic», затем эстафету перехватила компания «Volvo». Сейчас многие автомобильные компании стали поставлять на рынок свои автомобили именно с такой трансмиссией.

Отличие вариатора от других коробок передач

Механическая коробка (МКПП) имеет пять скоростей, автоматическая (АКПП) – восемь, а вариатор обладает неограниченным количеством передач. Но это не главная разница. Для уяснения ситуации, немного опишем принцип действия двигателя, чтобы понять, в чем удобство использования вариатора.

Устройство механической коробки передач

Итак, в привычных ступенчатых коробках передач есть существенный недостаток – они имеют фиксированные передаточные числа, которых на дороге порой недостаточно. Даже при езде по абсолютно ровной поверхности двигатель должен, разгоняясь преодолевать внешнюю нагрузку – силу инерции, а затем, достигая идеального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он набирает скорость. А после этого передача становится низкой. Для ее повышения необходимо использовать большее количество ступеней, а в коробках передач их заложено определенное количество. Да еще при переходе на каждую из них происходит рывок. Поэтому возникло решение убрать ступени трансмиссии. В результате получили вариатор. Он представляет собой идеальный вариант, в котором смена скоростей происходит плавно без скачков.

Этот аппарат постепенно изменяет крутящий момент на ведомом и ведущем диске. Он начинает свое движение плавно, в отличие от других коробок передач. Авто, оснащенное им, ведет себя так, как будто на нем стоит мощный электродвигатель. Скорость машины увеличивается плавно, без постороннего шума. Из-за того, что вариатору не требуется переключения передач, авто с ним набирает скорость быстрее, чем с другими КПП.

Клиноцепной вариатор

К тому же автомобиль с вариатором намного проще в управлении. С ним под силу справиться даже начинающему автолюбителю, так как такой вид трансмиссии не реагирует на манеру вождения водителя и не способен заглохнуть. Даже при стремительном разгоне двигатель работает очень тихо, по сравнению с другими коробками. Если полностью притопить педаль газа, то произойдет молниеносное ускорение автомобиля без характерного «рычания».

Как ездить на вариаторе

Некоторым не нравиться, что мотор никак себя не проявляет при смене скорости, но это непривычно тем, кто привык ездить на автоматике или спортивных машинах, где «рёв» добавляет адреналина водителю.

Эта трансмиссия обладает большими возможностями, это подтверждает и тот факт, что до 1994 года на гонках болидов Формулы-1 ее нельзя было использовать.

Ведущие автомобильные производители наладили выпуск моделей вариаторов, создаваемых на своем предприятии, а чтобы выделить их из основной массы каждая фирма дала определенное название изобретению. Бесступенчатая КПП «Lineartronic» была разработана Subaru, «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz, Multitronic — Audi, а «Multidrive» — Toyota. Некоторые фирмы выпустили по два варианта вариатора:

«X-Tronic» и «Hyper» от Nissan;

«Ecotronic» и «Durashift CVT» — творения от Ford

Чтобы автолюбителям сразу было понятно, что на машине стоит вариатор ему присвоили обозначение CVT. В ней зашифровано три слова – постоянно изменяющаяся трансмиссия (Continuously Variable Transmission).

Принцип работы вариатора и его устройство

Бесступенчатая коробка плавно изменяет крутящий момент в заданных промежутках регулирования. Это достигается за счет ее особой конструкции, которая состоит из следующих компонентов:

вариатора;
механизма сцепления;
аппарата для передачи реверса;
процессора с исполнительным устройством.

В качестве автоматического сцепления выступают разные виды устройств. Без них крутящий момент сразу же передавался бы на колёса, а так указанный узел будет отвечать за плавную передачу движения. Сцепление может быть:

центробежным – технология «Transmatic»;
мокрым многодисковым – представители «Multimatic» и «Multitronic»;
электромагнитным — вариатор «Hyper»;
гидротрансформаторным.

Последний вид применяется на большинстве авто. Он обеспечивает плавную работу двигателя без рывков и продлевает жизнь вариатору. На высоких оборотах входит в режим полного зацепления, при котором исключается проскальзывание. Но часть его мощности может уходить в нагрев. А бывают случаи, что он перегревается, об этом становиться известно по зажигающейся красной лампочке на приборной доске.

Устройство вариатора

Работа вариатора осуществляется с помощью электронного блока. Он отвечает за следующие функции:

управление сцеплением;
изменение передаточного отношения между валами вариатора;
контролирование работы планетарного редуктора;
обеспечение действия реверсивного аппарата.

К электронному блоку передается информация от множества датчиков. Поэтому его работа взаимосвязана с показателями оборотов двигателя, давления в шинах, ABS и т. д. Сбор информации фильтруется в аппарате, и он автоматически настраивается на нужное передаточное число.

Но вариаторы не могут самостоятельно производить задний ход авто, поэтому для этих целей предусмотрен планетарный редуктор. Принцип действия, которого схож с работой в автоматической коробке.

Водитель при управлении транспортом с CVT проделывает практически те же действия, что и при использовании АКПП. Но они немного упрощаются, он выбирает только режим, а остальное выполняет за него удобное устройство вариатора. Также оно позволяет повторить некоторые манипуляции, возможные в привычных КПП. Например, можно зафиксировать определенное передаточное соотношение. Некоторые водители не чувствуют разгона машины, и потому относят постоянную частоту оборотов коленвала к недостаткам аппарата, но к этому надо привыкнуть и со временем удобство бесступенчатой коробки станет очевидным.

Виды вариаторов

Существуют несколько разновидностей. Они отличаются между собой по своей конструкции.

Клиноременной механизм

Это самый распространенный агрегат. В основном он состоит из одной передачи, реже из двух. Такой вариатор имеет два шкива, которые между собой соединяются клиновидным ремнем. Один шкив ведущий, а второй ведомый. Вначале между ними закладывалась армированная резина, но затем ее заменили стальные пластины. Они способны передавать больший крутящий момент, обладают меньшим радиусом изгиба и долговечны.

Конструкция шкивов состоит из двух конусовидных половин, которые имеют уклон к оси вала. Эти конструкции при движении то отдаляются, то приближаются друг к другу. Ремень не что иное, как металлическая лента, имеющая покрытие. А также встречаются варианты, когда она состоит из тросов, они являются наиболее прочными.

Принцип работы

Принцип действия
При раздвижении шкивов лента уходит внутрь, когда они сближаются — ремень приобретает форму клина. В последнем случае радиус шкива увеличивается, а вместе с ним становиться больше и передаточное число, а в предыдущем варианте все наоборот. В промежутках между этими состояниями ремень становится прямым. Для смещения шкивов используются пружины, а также центробежная сила, создаваемая гидравлическим приводом. Он управляется электроникой, которая способна создать оптимальные условия для бесперебойной работы мотора. Водитель выбирает режим, а она настраивает работу CVT. За счет этого происходит увеличение его ресурса, снижение износа и уменьшение использования топлива.

Клиноцепной вариатор

Вместо ремня в такой конструкции используется цепь. Отсюда и название вида. Звено такого устройства представляет собой несколько пластинок, которые между собой объединяются цилиндрическими осями. Они обеспечивают наименьший радиус изгиба. Цепь изготовлена из высокопрочной стали, так как при работе постоянно находится в контакте с конусовидными дисками и претерпевает сильные нагрузки. Такая работа сопровождается высокими температурами, и чтобы их снизить в вариаторе предусмотрели охлаждение жидкости в принудительном порядке.
За счет использования цепи удалось уменьшить радиус изгиба, он может быть 25 мм, поэтому такой вид вариатора имеет больший диапазон передаточных чисел. Клиноцепной вид отличается от своих аналогов наибольшим КПД, но из-за этого имеет и самую высокую стоимость. Такой вариатор был впервые применен на моделях Audi.

Тороидный вид вариатора
Он не содержит ни цепи, ни ремня. Движение дисков, которые применяются вместо шкивов, происходит при помощи роликов, создающих крутящий момент между ними. Передаточное число меняется при смене положений роликов и изменением их радиусов, которые обкатывают диски. Их поворот осуществляется за счет определенных устройств. Они способны регулировать силу прижатия роликов к дискам. В каждом таком вариаторе автомобильные фирмы применяют свои устройства. Например, компания Ниссан в своем аппарате «X — Tronic» заложила гидравлический механизм, управляемый электроникой. Он перемещает ролики вверх и вниз на самые малые расстояния, а затем из-за сдвига они проворачиваются самостоятельно.

Принцип работы
Такой вид вариатора применяется реже всех, но за ним будущее.
Достоинства и недостатки вариатора
Любое изобретение имеет какие-то недоработки, не стал исключением и CVT. Его слабые стороны пытаются устранить, а пока они существуют, стоит о них знать:
Такие коробки передач не устанавливают на мощные авто, хотя уже есть несколько экземпляров именно с ними.
Ремонт CVT требует больших материальных затрат, и к тому же его осуществляют не на всех СТО. Очень сложно найти специалиста, который бы хорошо разбирался в устройстве данного типа.
Работа вариатора зависит от показаний множества датчиков, и если вдруг выйдет из строя хотя бы один из них, то это может привести к неправильной работе всей системы трансмиссии.
Такой аппарат требует заполнения внутренней его части специальной жидкостью, которая отличается высокой стоимостью в сравнении с аналогами, предназначенными для АКПП. А также ее уровень необходимо постоянно контролировать.
Трансмиссия испытывает большие нагрузки.
С данной коробкой передач существуют определенные ограничения по буксировке автомобилей, а также при использовании прицепов.
Неисправности вариатора
Но машина с вариатором имеет множество существенных преимуществ:
Удобство поездки на автомобиле с бесступенчатой КПП.
Плавность движения машины – стремительный разгон и торможение не вызывает рывков, как при использовании других коробок передач.
Стабильность показателей при достаточно продолжительном движении.
За счет оптимальной нагрузки на двигатель и продуманности работы автомата происходит существенная экономия топлива.
Уровень вредных веществ, создаваемых отработанными газами ниже, чем в автомобилях с АКПП И МКПП.
Безопасность езды на обледенелых дорогах, так как вариатор исключает пробуксовку колес.
Электронное управление работой двигателя увеличивает срок его износа, предотвращает от частых ремонтов.
Авто с вариатором ездит намного тише, чем с обычными коробками.
Новинки вариаторов
С каждым годом все больше автопредприятий ставят на свои модели CVT. При этом постоянно улучшая их характеристики и внедряя в агрегаты новые технологии. Одним из последних изобретений является общее детище компании Nissan и JATCO — облегченный и уменьшенный вариатор. Он выполнен в виде аппарата клиноременного типа совмещенного с новой коробкой передач. Данный вид отличается своими серьезными характеристиками:
имеет наибольшее передаточное число. Его диапазон увеличен на двадцать процентов от обычного вариатора, поэтому он способен быстрее набирать скорость и тормозить. Это число 7.3:1. Оно выше, чем на автоматической коробке передач с семью ступенями;
масса нового изобретения уменьшена на 13%;
оснащен ASC. Эта система подбирает наилучшее передаточное число во время движения, при разгоне и торможении.
Вариатор фирмы JATCO
Сейчас представители компании «Porsche» подтверждают, что ведут разработки по совершенствованию вариатора. Они улучшают характеристики комфортности поездки, разгона и торможения. Увеличивают КПД и уменьшают расход топлива. Хотят сделать такой вариант бесступенчатой трансмиссии, при котором вариатор станет схож с 8-ми ступенчатой АКПП.
Стремление усовершенствовать вариатор и проводимые новые разработки его видов еще раз доказывают, что за ним будущее. Возможно, скоро он полностью заменит привычные механизированные, роботизированные и автоматизированные коробки передач. В особенности делается упор на его гибридные виды, при которых мотор будет работать в оптимальном режиме, а получаемая энергия будет сохраняться в накопителе, а затем расходоваться на движение авто.
Вариатор:описание,фото,принцип работы,устройство,виды | АВТОМАШИНЫ

Идея переключения передач без участия водителя появилась уже давно. Она существует еще с первых автомобилей, появившихся на конвейере завода «Ford». Люди модернизировали механические КПП, создали полуавтомат, АКПП, но не добились нужной плавности и полного ощущения спокойного переключения, потому как любая трансмиссия подразумевала толчок и включение, что являлось не всегда комфортным. Да и расход топлива от этого возрастал, потому что мотор необходимо достаточно хорошо раскручивать, чтобы получить нужное ускорение, без ущерба для агрегата. Одной из идей развития автоматической коробки, стала коробка передач с бесступенчатым переключением

Содержание статьи

История вариатора
Автомобиль, скорость которого зависела бы исключительно от скорости вращения двигателя, был бы крайне неудобен в эксплуатации. Представьте, что в машине имеется только одна передача, например, первая или третья. В одном случае вы бы смогли ехать довольно быстро, но автомобиль бы долго разгонялся и медленно ехал в гору. В другом все было бы с точностью до наоборот – легкий старт, но крайне медленная скорость движения. Из-за таких трудностей и была разработана первая механическая трансмиссия.
Время шло, и каждый автопроизводитель пытался упростить управление машиной (всем прекрасно известно, какие трудности у некоторых водителей вызывает МКПП). В ходе таких изысканий и была разработана сначала автоматическая коробка, затем робот, ну и, наконец, вариатор, имеющий бесконечное число передач.
Вариатор – что это
Вариатор – это новый тип КПП, наравне с остальными видами трансмиссиями, тоже прочно входит в жизнь многих автовладельцев. Несмотря на всю его простоту и гениальность, эта система еще до сих пор не достигла совершенства. Сегодня вы узнаете о том, как применяется вариатор, его принцип действия, что отличает его от автоматической коробки и как такое устройство применяется на автомобилях.
Принцип работы клиноременной КПП
Если говорить простым языком, устройство работает следующим образом. Существует два шкива: один ведущий, подключающийся к силовому агрегату, другой – ведомый, подключаемый к приводам колес. Валы соединяются ремнем или цепью.

Шкивы не литые, а сделанные из двух конических половинок, которые могут сходиться и расходиться, изменяя диаметр этой конструкции.
Принцип работы довольно простой: допустим, наш автомобиль «трогается» с места и ему нужно больше сил. Чтобы снизить нагрузку на мотор, конусы на ведущем вале расходятся, и он уменьшается в диаметре. Ведомый шкив, наоборот, должен быть максимального диаметра, поэтому его конусы сводятся. Таким образом, двигатель совершает оптимальное количество оборотов в каждом конкретном случае, что снижает нагрузку на него.
При повышении скорости, соответственно, изменяются и диаметры шкивов – ведущий увеличивается, а ведомый уменьшается. Все это необходимо для стабилизации работы силового агрегата, а также для уменьшения тягового усилия.
Изменением диаметров на каждом из шкивов занимается электронная система, получающая данные из бортового компьютера и ЭБУ.
Плюсы такого варианта в более низкой стоимости и в простоте конструкции, из-за чего цена трансмиссии чуть ниже, чем на другие типы вариаторов.
Устройство клиноременной коробки CVT
Поскольку тороидальный вариант достаточно дорог в производстве и применяется только на премиумных автомобилях, имеет смысл рассказать об устройстве только клиноременного типа.

Как и робот, вариатор устанавливается либо продольно, либо поперечно. Основные его компоненты:
Система сцепления. Простейшее устройство, предназначенное для соединения двигателя с трансмиссией и, при необходимости, ее отключения (так называемая «нейтралка»).
Гидротрансформатор, использующийся также и в обычной АКПП.
Валы с изменяющимися конусами.
Ремень или цепь для их соединения. Кстати, оба компонента изготавливаются только из прочных металлов, поскольку на них приходится большая нагрузка.
Масло, применяющееся для снижения трения между валами, а также для нагнетания давления.
Насос, создающий то самое давление. Оно необходимо для правильной работы конусных частей. Иногда он может отсутствовать (в таких случаях за изменение диаметра шкивов отвечает либо гидравлика, либо пружина).
Гидроблок, выполняющий функцию подачи масла по различным каналам к обоим шкивам. Кстати, если при работе вариатора возникают различные толчки или пробуксовки, чаще всего это свидетельствует о поломке гидроблока.
Система фильтров, не позволяющая масляным каналам забиваться отложениями и металлическим мусором.
Радиаторы, отводящие тепло от коробки передач. К сожалению, без них такая трансмиссия довольно быстро перегревается, особенно во время пробуксовки или езды по бездорожью.
Электронная система управления, получающая команды от ЭБУ и изменяющая диаметр каждого из валов в зависимости от скорости и нагрузки.
Устройство, отвечающее за включение реверсного хода.
Как правильно пользоваться вариатором
Принцип управления вариатором такой же, как автоматической коробкой передачи. Обе коробки имеют по две педали (газ и тормоз ). При управлении автомобилем с вариатором, вы не услышите и не почувствуете переключение передач — оно просто повышает и понижает частоту вращения двигателя по мере необходимости, вызывая более высокие скорости вращения двигателя для лучшего ускорения и более низкие обороты для лучшей экономии топлива во время режима «круиз».
Многие автомобилисты первый раз сев за руль автомобиля с вариатором в глаза первым бросается то, что автомобиль звучит совсем по другому. Когда вы резко нажимаете на педаль газа, двигатель работает так же, как и на скользящей муфте или неисправной автоматической коробке передач. Это нормально — вариатор регулирует частоту вращения двигателя, чтобы обеспечить оптимальную мощность для ускорения. Некоторые вариаторы запрограммированы на поэтапное изменение соотношений, чтобы они больше походили на обычную автоматическую коробку передач. В управлении автомобилем в вариативной трансмиссией нет никаких отличий от управления автомобилем с автоматической коробкой передач.
Коробка вариатор плюсы и минусы
Автомобиль с вариатором, в конечном счете, будет более экономичным, чем обычный автомобиль, особенно для остановки / начала движения или когда вы постоянно меняете скорость. Старт автомобиля будет более гладким и более тихим. Однако, чем больше этих преимуществ вы получаете, тем больше автомобиль чувствует себя на моторной лодке, где вы получаете странное ощущение увеличения скорости при неизменных оборотах двигателя. Если вы можете жить с этим, и это не придаст вам никакого дискомфорта, то вариатор вполне вам подойдет. Более детально о плюсах и минусах вариаторов ниже.
Плюсы вариатора
Основным преимуществом вариатора является эффективность, которую он может предложить. Транспортные средства, которые включают CVT, оценены среди самых эффективных транспортных средств и могут предложить значительную экономию топлива. Сегодня почти все гибриды используют вариатор для максимальной экономии топлива. Еще одно преимущество CVT замечено при движении по крутым склонам. Нормальные автоматические коробки передач могут иногда испытывать трудности при большой нагрузке, когда вариатор почти сразу может найти точное соотношение, необходимое для плавного обеспечения мощности без каких-либо переключений. Эти плавные переключения передач являются еще одним преимуществом для водителя, поскольку они могут предложить чрезвычайно плавные поездки, даже не чувствуя «сдвига» транспортного средства.
Минусы вариатора
Хотя вариатор может предложить непревзойденную экономию топлива, у него есть существенный минус. Основной недостаток данных трансмиссий — это ценник, с которым они продаются. Типичная замена трансмиссии часто может стоить от 2 000 долларов в случае поломки. Из за особенностей устройства, блок CVT не будет работать так же долго, как обычная автоматическая коробка передач. В среднем срок службы этой трансмиссии составляет 150 – 200 тысяч километров. Еще более важно отметить тот факт, что, когда они выходят из строя, в 9 из 10 раз они должны быть заменены. Причиной этого является то, что детали очень дороги, их может быть трудно, если не невозможно найти, и, как правило, цена за замену деталей получается такая, что дешевле будет произвести полную замену. Другим недостатком вариатора является то, что они не могут выдержать мощность, которую может выдержать автоматическая или механическая коробка передач. По этой причине блок CVT не используется в машинах с большой производительностью.
Как правильно буксировать на вариаторе
Можно ли буксировать вариатор? В отношении буксировки транспортного средства с вариатором следует отметить несколько моментов. Для буксировки транспортного средства, оборудованного бесступенчатой трансмиссией, под ведущими колесами буксируемого транспортного средства должна быть установлена буксирная тележка.
Никогда не буксируйте автомобиль с передним приводом с вариатором и с передними колесами на земле или четырьмя колесами на земле. Если вам необходимо буксировать автомобиль, оборудованный вариатором, сзади, то спереди на земле, используйте буксирные тележки под передними колесами. Невыполнение этого требования может привести к серьезным, дорогостоящим повреждениям вашего автомобиля.
Никогда не буксируйте полноприводные модели CVT, такие как Murano, с любой парой колес на земле. Это может привести к серьезным дорогостоящим повреждениям
Чем отличается вариатор от «автомата» и «робота»
При покупке авто даже опытный автомобилист не всегда сможет разобраться, какая коробка передач в нём установлена. Приводим советы, как отличить АКПП, CVT и «робота» визуально.
Советуем вам почитать о том, как устроена секвентальная коробка передач.
Найти отличия между автоматической и вариаторной коробкой передач при посадке в салон авто невозможно. И та и другая выглядят идентично: один рычаг управления, одинаковое обозначение режимов.
Существует 4 основных признака, по которым можно определить тип КП:
Количество режимов. Вариаторы могут содержать меньшее количество режимов — обычно 4: «P», «N», «D», «R». В современных «автоматах» присутствуют ещё и дополнительные. Указание типа КП рядом с маркой автомобиля.
Чтобы разобраться, какая же всё-таки КП установлена в машине, следует осмотреть её снаружи сзади. Большинство производителей около обозначения марки и модели сообщают и тип трансмиссии — «AT» или «CVT». Разница в «поведении» транспорта в ходе езды. У авто с АКПП будут присутствовать рывки и толчки. У транспортных средств с вариатором их не будет. Кроме того, у последних будут слышны щелчки в коробке. Разное «поведение» машины при подъёме на горку. Если при движении под гору затормозить и отпустить педаль газа, автомобиль с АКПП будет плавно двигаться вперёд без отката назад. Автос вариатором сделает откат назад и не будет осуществлять движение вперёд на холостых оборотах.
При отсутствии возможности воспользоваться вышеперечисленными способами за информацией о типе трансмиссии следует обратиться:
к добросовестному продавцу, к опытному автослесарю, к сопроводительной документации авто.
Вариатор, робот или автомат: что выбрать?
Робот – лучший выбор для тех, кто хочет получить преимущества механики и управляемость АКПП.
Автомат – отличный и проверенный временем вариант. У таких автомобилей нет проблем с ремонтом, да и стоимость их ниже, однако при переключении передач на некоторых моделях все еще могут наблюдаться толчки или пробуксовки.
Вариатор – оптимальный выбор, если вы хотите получить хорошую управляемость, оптимальный расход топлива и максимальную оптимизацию. Однако такие автомобили все еще недостаточно распространены в России и, следовательно, имеются сложности при их ремонте (высокая цена расходников и трудности с поиском мастера).
Как видите, объективно самого лучшего варианта не существует, однако, вариатор имеет большие перспективы в развитии и поэтому можно обратить внимание на автомобиль именно с такой КПП.
Устройство тороидального вариатора
В отличие клиноременной конструкции, вариатор тороидального типа состоит из двух дисков, выполненных в виде вогнутых криволинейных поверхностей. Вращение от ведущего элемента на ведомый передается при помощи специального ролика скользящего действия. При его наклоне и перемещении к наружному диаметру ведомого диска происходит увеличение передаточного числа. Соответственно, при наклоне ролика в противоположную сторону и смещении к центру диска, передаточное отношение вариатора снижается.
Схема устройства и принципа действия тороидального вариатора:

Основные требования к тороидальным вариаторам: высокий коэффициент полезного действия, длительный срок эксплуатации. Чтобы обеспечить выполнение поставленных задач, при изготовлении элементов вариатора используются дорогостоящие материалы, современные технологии.
Тороидальные вариаторы отличаются относительной простотой, однако, такие вариаторы редко применяются в современном автопроизводстве. Это объясняется следующими факторами:
повышенная требовательность к точности изготовления рабочих элементов;
прочности поверхностного слоя сопрягаемых дисков и роликов;
использование дорогих технологий при изготовлении узлов и деталей;
сложность настроек;
высокая стоимость специальных смазочных материалов.
Как работает тороидальный вариатор
Глядя на схему тороидального устройства, может показаться, что оно не относится к механизмам вариаторного типа. Здесь отсутствует ременная передача, шкивы не перемещаются относительно друг друга (не сходятся и не расходятся), валы стоят неподвижно. Но, если проанализировать принцип действия данного механизма, получается, что он очень похож на классический вариатор:
Ведущий диск вариатора прочно сидит на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
Ведомый – передает вращение на приводной вал главной передачи.
Ролики передают момент вращения от силового агрегата на ведомый диск.
Передаточное число изменяется, в зависимости от угла наклона роликов и места контакта с дисками.
Благодаря двум степеням свободы, ролики вариатора могут крутиться вокруг своей оси, а также совершать наклоны в вертикальном направлении. В результате происходит их контакт с дисками на различных уровнях.
Регулятор давления топлива:описание,фото,назначение,устройство
Выхлопная система: описание,фото,назначение,тюнинг
Датчики давления в шинах: комфорт или мука?
Как правильно использовать турбокомпрессор?
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:
Как сделать новый автомобиль еще комфортнее с «PlatinumG»
5 внедорожников, которые падают в цене
Калининградский завод «Автотор» — российский производитель иномарок
9 самых быстрых новых автомобилей до $ 30000
5 пикапов — грузовиков, которые падают в цене
Ford Focus ST 2020:технические характеристики,фото,описание
Новый Морган Plus Six
10 Классных внедорожников на 2020 год
Коллекция автомобилей Билла Гейтса 2019
Художник проектирует классические автомобили, вдохновленный экзотическими дикими животными
Volkswagen Transporter Multivan: описание,обзор,фото
2017 (полугодие) Европа: самые продаваемые автомобили и бренды
Новый Opel Кроссланд X будет выпускаться с несколькими интересными функциями — видео
опель астра: описание,обзор,характеристики,комплектация,фото,видео.
Новый 720HP Porsche Cayenne Magnum Sport не для слабонервных — фото видео
Вариатор: устройство, виды, принцип работы вариаторной коробки передач
Вариатор или вариаторная КПП представляет собой бесступенчатую трансмиссию, позволяющую автоматически регулировать передаточное число для преобразования крутящего момента, передаваемого от двигателя на колеса автомобиля.
Как правило, вариаторные КПП устанавливаются на легковых авто, квадроциклах, мотороллерах и снегоходах. Если мы говорим об автомобилях, то в большинстве случаев они могут оснащаться клиноременным или тороидным (были попытки, но на сегодняшний день все они, похоже, прекращены) вариатором.
Наиболее популярным стал клиноременный вариатор, который впервые был установлен в автомобилях марки DAF в начале 60-х годов 20 столетия.
Да, вариаторы были изобретены очень давно, еще в 19 веке, но их не использовали из-за того, что наиболее простую конструкцию имеет клиноременный вариатор, но у него проблема всегда были, и остается до сих пор, но об этом чуть позже.
Устройство вариатора
Конструкция вариаторной коробки передач достаточно проста и состоит из следующих деталей и механизмов:
раздвижные шкивы – щеки, клиновидной формы, которые расположены на валу;
механизм для обеспечения вращения колес и установки рычага акселератора в нейтральном положении;
механизм для переключения заднего хода;
система управления
Вообще, видов вариаторов придумано достаточно много, порядка десяти, но реальную путевку в жизнь, по всей видимости, получит только клиноременный вариатор и его модификации такая, как, например, клиноцепной вариатор.
Схема: Audi AG
Клиноременный вариатор
Для начала рассмотрим устройство клиноременного вариатора, как одной из самых перспективных КПП в будущем. Такой тип вариатора представляет собой соединенные ремнем шкивы и, собственно, все.
Простота конструкции, ее дешевизна и весьма неплохая надежность — все это плюсы клиноременного вариатора, добавьте сюда максимальную эффективность работы двигателя, да еще и обеспечивает экономию топлива по сравнению с механической КПП и АКПП при одинаковой динамике езды.
Полагаю, теперь понятно, почему вариаторам прочат отличное будущее. Но не все так безоблачно. Есть в вариаторе проблемы, которые решаются до сих пор…
Надежность ремня
Ремень испытывает большие нагрузки, поэтому он должен быть очень прочным. До недавнего времени ремень для вариаторов изготавливался так же, как и все остальные ремни, используемые в двигателе для привода различных систем, он был матерчато-резиновым.
Естественно, что он не мог долго воспринимать серьезные нагрузки. Ремень растягивался, рвался довольно быстро, поэтому вариаторы ставили только на маломощные двигатели.
Но потом придумали стальной клиновидный ремень и ремень в виде цепи, что позволило использовать вариаторы на довольно мощных автомобилях, например, Nissan выпускает с вариаторами автомобили с мощностью двигателя 262 л.с., что для большинства автолюбителей, учитывая наши налоги на автомобиль, запредельная мечта.
Устройство стального ремня для вариатора
Вариаторная цепь
Высокий температурный режим работы
Зацепление ремня и шкивов в вариативной коробке происходит за счет сил трения, а это, как все мы знаем, приводит к повышению температуры.
До сравнительно недавнего времени не было технологий, чтобы сделать шкивы и стальной ремень достаточно прочными, чтобы они не разрушались в местах контакта.
В добавок к этому было изобретено специальное масло, которое не снижает трение, а наоборот, увеличивает его. Это необходимо для того, чтобы ремень не проскальзывал, а цеплялся за шкивы.
Помимо этого высокая температура оказывает негативное воздействие на электронный блок управления и частенько, к сожалению, выводит его из строя.
Очень много грязи
Ввиду того, что в вариаторе постоянно трутся с большим усилием ремень и шкивы, то очень быстро накапливаются частички металла, которые сильно загрязняют масло.
Грязное масло, как вы понимаете, начинает разрушать, по сути, всю коробку. Эта проблема решается установкой фильтров, очищающих масло.
Пока вариаторы все же уступают в надежности механике и автоматам, но, тем не менее, компании не прекращают попыток усовершенствовать их, поскольку уж очень заманчивы их плюсы.
Вариаторы, которые сейчас устанавливаются на Nissan при умеренной езде и своевременном техническом обслуживании способны проходить 200.000 км, что не так уж и мало, если разобраться.
Итак, вернемся к работе вариатора клиноременного типа…
Шкивы образуется дисками конической формы, способными совершать движения на сближение/расхождение, с целью изменения диаметра шкива. Диски приводятся в движение вдоль вала гидроцилиндром.
Для соединения шкивов применяется клиновидный ремень, состоящий из тонких полос, изготовленных из металла и связанных между собой специальными пластинками. Вращающий момент достигается благодаря трению, которое возникает между поверхностями шкива и ремня.
На колеса в современных вариаторах вращение передается с помощью гидротрансформатора и дифференциала.
Включение задней передачи на вариаторе выполняется при помощи планетарки заднего хода. Блок управления предназначен для реализации основных функций вариаторной КПП – управления сцеплением, осуществления контроля над работой редуктора, изменения положения шкивов с учетом рабочих режимов двигателя.
Как уже ранее упоминалось, различают два вида приводных вариаторов – клиноременный и клиноцепной.
Клиноцепной вариатор оснащается цепью, состоящей из металлических звеньев (или пластин), соединенных осями клиновидной формы. Подобная конструкция цепи является более гибкой и эффективной для преобразования и передачи вращательного момента на колеса.
Если в клиноременном вариаторе, вращение колес обеспечивается за счет толкательного усилия, то в клиноцепном вариаторе – благодаря тянущему усилию.
Клиноцепные вариаторы использует на своих автомобилях Audi и Subaru.
Тороидный вариатор
Такой тип вариатора состоит из двух валов (дисков, похожих на бублик) клиновидного типа, один из них является главным, другой – ведомым. Между валами расположены ролики, совершающие передвижения в вертикальном направлении, а также вращения в горизонтальном направлении вокруг собственной оси.
Передаточное число в вариаторе данного вида изменяется за счет выбранного положения роликов, а также их радиусов. Иными словами, когда ролик соединяется с маленьким радиусом главного вала и большим радиусом второстепенного вала – происходит переключение на низкую передачу.
Выбор высокой передачи осуществляется в обратном порядке. Переход на прямую передачу происходит в том случае, когда ролик соприкасается с валами в одном радиусе.
Сложная конструкция и отсутствие технологий и материалов, способных выдержать нагрузки в таком устройстве пока заставили производителей отказаться от этого вида вариаторов, но такие автомобили существовали в реальности и выпускались массово, например Nissan Cedric.
Принцип работы вариатора
Принцип работы вариатора понять очень просто, если вы хотя бы раз катались на горном или спортивном велосипеде, имеющем по несколько звездочек у педалей и на заднем (приводном) колесе.
Вы наверняка знаете, что если у педалей перекинуть цепь на самую маленькую звездочку, а на колесе выбрать самую большую, то педали крутятся очень легко, можно взобраться в почти любую гору, но при этом невозможно сильно разогнаться.
Для разгона необходимо сделать все наоборот: у педалей цепь перекинуть на самую большую звездочку, а на колесе – на самую маленькую.
Это будут два крайних режима работы передачи, а все остальные комбинации промежуточные.
Теперь представьте, что звездочки слились в конус, а цепь превратилась в ремень, перекинутый через эти конусы. Вот и получился вариатор, а принцип работы остался неизменным.
Изменение диаметров конусов (шкивов) на ведущем и ведомом валах позволяют изменять скорость автомобиля.
В процессе езды вариатор только поддерживает наиболее подходящие обороты автомобильного двигателя для обеспечения выбранной скорости движения и динамических показателей автомобиля, что и позволяет экономить топливо.
Для наглядности пара видео с Youtube:
Покупать автомобиль с вариатором или не покупать?
Для начала запишитесь на тест-драйв и прокатитесь на каком-нибудь автомобиле с вариатором. Если вам понравится то, как этот автомобиль набирает скорость, как он управляется, то задуматься о машине с вариатором стоит.
Зная, что у вариаторов до сих пор есть проблемы с долговечностью, то приходит в голову мысль о том, что если машина новая или прошла совсем немного, то брать ее стоит. Если же пробег у автомобиля более 50000 км, то уже стоит задуматься.
Стоит так же учесть и условия эксплуатации автомобиля. Если вы ездите по хорошим дорогам, не перегружаете автомобиль, не используете его в качестве такси, то взять вариатор и насладиться его преимуществами можно.
Если же вашему автомобилю суждено испытывать различного рода перегрузки, то лучше присмотреться к автоматической или механической коробке передач.
виды, устройстово и принцип работы
Коробка передач CVT (Continuously Variable Transmission), или вариатор, относится к классу автоматических КПП с возможностью бесступенчатого изменения передаточного отношения в довольно широком диапазоне. Что означает эта фраза на практике для обычного водителя? Примерно следующее: передачи в коробке будут переключаться автоматически и плавно (без рывков), динамика разгона будет иметь оптимальные значения, а показатель расхода топлива оставаться минимальным. И все это за счет идеального сочетания передаточного отношения в трансмиссии и нагрузки на двигатель в конкретный момент времени. Звучит неплохо и, действительно, вариатор cvt, с инженерной точки зрения, является оптимальной КПП из всех существующих на данный момент. Но все ли так гладко с ним? В статье разберем, что такое вариатор, его устройство и принцип работы, виды и особенности применения. Вы сможете сами оценить заложенные в конструкции преимущества и, конечно же, его недостатки.
Принцип работы CVT и его виды
Клиноременный вариатор
Клиноременный вариатор
Наиболее распространенным типом вариатора на сегодняшний день является клиноременный. В основе конструкции такого вариатора лежит ременная передача, состоящая из двух шкивов конусообразной формы и клиновидного ремня, натянутого между ними. Передача крутящего момента от ведущего шкива к ведомому происходит при помощи специального ремня, то есть за счет сил трения, возникающих в пятне контакта ремня и шкивов. Пятно контакта представляет собой окружность, имеющую свой эффективный диаметр.
Изменение эффективного диаметра
Таким образом, если мы будем изменять эффективный диаметр на входном и выходном шкивах, то будет меняться и передаточное отношение, а следовательно, и скорость движения автомобиля. Если диаметр ведомого шкива больше ведущего, то передача бу
Как устроен вариатор на автомобиле: Принцип работы Плюсы Минусы
Изначальный вариант трансмиссии в автомобилях — это механическая коробка передач. И за столь долгое время существования уже все водители к ней привыкли и даже приспособились. Теперь же в связи с активным развитием автомобильной промышленности появляются другие механизмы, которые призваны облегчить вождение и внести толику обновленного комфорта. Одним из таких узлов является вариатор. Можно даже уточнить, что это разновидность автоматической трансмиссии (АКПП). Но как устроен вариатор на автомобиле, из чего он состоит и как работает? Но главное — в чем его отличие от традиционного узла трансмиссии? И что это такое?
Все эти и другие сопутствующие вопросы достойны внимания и хорошего разбора. Собственно этим сейчас и займемся.
Главная отличительная особенность
Чем автомат отличается от вариатора? Начнем, пожалуй, с упоминания главной характеристики, которая отличает этот механизм от механической и автоматической коробки. МКПП, как правило, обладает шестью скоростями (5 в прямом и 1 в обратном направлении).
У автоматической коробки их насчитывается до 8, а то и 9. Что касается вариатора, то их бесчисленное множество, что обусловлено устройством этого механизма. Его даже можно считать альтернативой АКПП. Чтобы в точности понять, как устроена эта коробка, стоит описать принцип работы силового агрегата.
У всех привычных для нас трансмиссионных агрегатов (и МКПП, и АКПП) имеется один существенный минус — это фиксированные передаточные числа. И порой того, что имеется, не хватает.
Даже передвигаясь по ровной дорожной поверхности, машине приходится сопротивляться силе инерции. По достижении баланса между оборотами и передаточным отношением она начинает разгоняться. Затем передача понижается, а для ее повышения требуется большее количество ступеней, но в обычных КП их численность ограничена.
Вдобавок каждый раз, когда водитель переключается с одной передачи на другую, возникает рывок, что опять-таки обусловлено технологическими особенностями механизма. А значит, пора искать другие решения. Поэтому появилась идея заменить ступени трансмиссии рациональным вариантом. Так и родилась вариаторная коробка передач.
Изменение крутящего момента происходит постепенно, то есть не так как в других механизмах. Присутствие этого агрегата ощущается так, словно машину приводит в движение не ДВС, а мощный электродвигатель. Причем автомобиль набирает скорость плавно и бесшумно. И если сравнивать традиционный порядок переключения передач с его рассматриваемым аналогом, разгоняется машина заметно быстрее.
Вдобавок машинами, оснащенными вариаторными коробками, намного проще управлять. Даже автолюбитель в отсутствии опыта найдет общий язык с такой машиной, так как трансмиссия никак не реагирует на стиль вождения и не глохнет.
Осознанный выбор брендов мирового масштаба
Именитые производители уже признали аналог автоматической трансмиссии надежным и уже даже стали изготавливать их. А чтобы не было путаницы в этой массе механизмов, каждая компания нарекла продукцию фирменным именем:
Subaru — бесступенчатый вариант в лице «Lineartronic».
Honda производит «Multimatic».
Mercedes-Benz — «Autotronic».
Audi — «Multitronic».
Toyota — «Multidrive».
Nissan — изготавливает две разновидности:
Ford — как и у бренда выше, у этой известной фирмы тоже собственная линейка, состоящая из двух моделей:
«Ecotronic».
«Durashift CVT».
Как проверить при покупке автомобиля вариатор в нем или автомат? Чтобы потенциальные владельцы понимали, какое именно перед ними транспортное средство (с АКПП или альтернативной ее версией), оно обозначается дополнительным индексом CVT в названии. Полностью аббревиатура расшифровывается так: постоянно изменяющаяся трансмиссия или оригинальный вариант — Continuously Variable Transmission.
Разновидности
Есть несколько типов, каждый из которых обладает технологическими особенностями:
клиноременной;
клиноцепной;
тороидный.
Из всех трех вариаций именно клиноременной механизм встречается намного чаще, нежели другие представленные аналоги. Таким вариантом снащены 95% машин из общей численности транспортных средств с подобного рода трансмиссией.
Клиноременный агрегат
Как правило, здесь фигурирует одна передача, в редких случаях их две. Устройство вариатора автомобиля включает два шкива:
ведущий;
ведомый.
Они оба соединены клиновидным ремнем. Изначально он изготавливался из армированной резины, однако позднее она была заменена стальными пластинами. Такой ремень уже обеспечивает передачу крутящего момента больших значений, и у него меньший радиус изгиба. Вдобавок такой вариант отличается долговечностью.
Конструкция самих шкивов тоже оригинальная — это две конусовидные половины, имеющие уклон в сторону оси вала. Пока задействован вариатор, эти части время от времени то сближаются, то отдаляются.
Принцип работы
Принцип работы вариатора тоже основан на «ступенях», но здесь они создаются программно. К примеру, в тех ситуациях, когда необходима тяга, а не скорость — преодоление снежного покрова или слишком грязного участка дороги.
Как мы помним, шкивы то сходятся, то расходятся. При их раздвижении ремень лента уходит внутрь, а в ходе сближения он принимает форму клина. Это оказывает влияние на передаточное число. При схождении шкивов оно увеличивается, а когда они удаляются — уменьшается.
Но что руководит подвижными элементами? За это обычно отвечают пружины и центробежная сила, которая создается при помощи гидравлического привода, а он находится под контролем электроники. Именно она задает все необходимые условия, столь нужные для эффективной работы CVT в автомобиле. Благодаря этому увеличивается ресурс, и снижается расход топлива.
Клиноцепной вариант
Здесь уже ремень заменен цепью, а само звено при этом образовано множеством пластин, скрепляющихся цилиндрическими осями. Такой подход обеспечил снижение радиуса изгиба. Для изготовления цепи используется высокопрочная сталь. Когда задействован вариатор на машине этот элемент находится в тесном контакте со шкивами и принимает на себя колоссальные нагрузки. В результате повышается температура до больших значений, и возникает необходимость в охлаждении важных деталей.
Клиноцепной агрегат способен выдать самый большой КПД, если сравнивать с прочими аналогами. Но это приводит к росту конечной стоимости его и автомобиля в частности. Впервые такая конструкция была разработана производителем Audi.
Тороидный механизм
О том, что такое вариатор, мы имеем представление из описанных выше примеров. Но что представляет собой этот зверь? Здесь устройство еще изысканнее — ремня и цепи здесь не найти. Но также есть два диска:
ведущий;
ведомый.
Также присутствуют ролики, которые способны изменить положение, исходя из конкретной ситуации. Иными словами именно с их помощью меняется передаточное число. Ролики меняют положение путем воздействия на них специальных устройств. Также они осуществляют регулировку силы их прижатия к дискам. Каждый производитель применяет собственные разработки. Nissan это гидравлический механизм, который находится под управлением электроники.
Принцип действия
Когда ролики обращены к ведомому диску обеспечивается максимальная тяга. Что это дает? Обеспечивается следующее:
Минимальный контакт между роликами и ведущим диском.
Максимальное пятно контакта роликов и ведомого вала.
В случае набора скорости необходима обратная последовательность — передаточное отношение нужно снизить, а обороты наоборот — повысить. Следовательно, противоположным образом изменяется и площадь контакта роликов с дисками.
Сильные стороны
Какие же преимущества есть у этого трансмиссионного узла? На автомобиле с бесступенчатой трансмиссией передвигаться в разы удобнее, если сравнивать с прочими коробками. Также имеются другие не менее существенные преимущества:
Машина двигается плавно и без рывков даже когда быстро разгоняется или тормозит.
Обеспечение стабильности показателей в ходе продолжительного движения транспортного средства.
Нагрузка на ДВС распределяется оптимальным образом.
Из плюса, приведенного выше, вытекает еще одно полезное качество — это способствует экономному расходу топлива.
Количество вредных веществ газа выхлопной системы гораздо ниже, нежели у машин с АКПП или МКПП.
Наличие альтернативной коробки позволяет исключить пробуксовку колес. Соответственно повышается уровень безопасности езды по обледенелому покрытию.
Благодаря электронному управлению работой силового агрегата увеличивается ресурс трансмиссии, что позволяет снизить количество неисправностей.
К тому же любой автомобиль не издает такого шума, какой можно услышать от транспорта, оснащенного ступенчатой коробкой.
Ряд недостатков альтернативной АКПП
У любой коробки передач плюсы и минусы обусловлены особенностями технологического исполнения. И со временем положительных сторон в результате эволюции механизма появляется больше. К сожалению, у любой технологической разработки присутствуют некоторые недоработки, чего просто не избежать.
Механизм CVT не является исключением, и он пока еще проходит этап всеобщего «тестирования» усилиями рядовых автолюбителей. И судя по некоторым отзывам, новая альтернатива пока еще не столь популярна, хоть обладает рядом неоценимых достоинств. Да, существующие недостатки производители стараются устранить, но пока имеем то, что имеем:
На мощные машины такую трансмиссию нельзя ставить, правда есть исключения.
Ремонт обходится очень дорого, да и не каждый автосервис возьмется за такую работу. Сложно найти мастера, который отлично разбирается в столь сложном механизме.
Еще одно отличие автомата от вариатора в том, что его работоспособность находится в прямой зависимости от показаний сенсоров. А их очень много и стоит хотя бы одному выйти из строя, как вся система начинает функционировать неправильным образом.
Чем плох еще этот агрегат? Как и АКПП его тоже следует «заправлять» специальной жидкостью. Только ее стоимость намного выше, нежели у трансмиссионного масла к обычным автоматическим коробкам. Также необходимо регулярно контролировать уровень жидкости.
Механизм подвергается колоссальным нагрузкам.
Вариатор на машине плох еще тем, что на нее накладывается ряд ограничений касательно использования прицепов и возможности буксировки.
В последнее время многие производители стараются увеличить количество ступеней в АКПП. На данный момент их пока не более 9, но вероятно в будущем их численность перевалит далеко за 10. Такая мера вполне объяснима — нужно обеспечить экономный расход топлива и улучшить динамику разгона.
Любого автолюбителя рано или поздно заинтересует вопрос, можно ли буксировать автомобиль с вариатором? Тут все зависит от ситуации, но во избежание серьезных проблем, лучше отказать в этой просьбе, иначе все может обернуться дорогостоящим ремонтом.
Поведение автомобиля
Исходя из выбранной программы, агрегат сам подбирает нужное передаточное число при разгоне. В этом ему активно помогает электроника. Тот водитель, кто решил пересесть с машины, где привычная трансмиссия (МКПП или АКПП) на транспорт, оснащенный CVT, почувствует существенную разницу в ходе его разгона.
Нажатие педали газа сопровождается переводом мотора в режим высоких оборотов. Он остается так работать в течение всего периода, пока машина разгоняется. При этом можно услышать характерный рев мотора. Только темп разгона в этом случае намного выше, нежели у прочих аналогов трансмиссии.
В некоторых случаях к узлу применяют другие настройки и тогда ощущения будут иными — будет чувствоваться рост оборотов ДВС. Подъем в гору или торможение не переключает вариатор на высокую передачу, даже если сильнее надавить на педаль акселератора. Его шкивы примут то положение, когда обеспечивается максимальный крутящий момент с целью увеличения тяги.
У некоторых моделей есть возможность задать определенное количество «воображаемых» ступеней и альтернативная коробка будет самостоятельно переключаться между ними, исходя из ситуаций. То есть получается своего рода имитация работы АКПП. При этом включать нужную передачу может и сам водитель.
Какой вариант лучше?
Автомат или CVT — вот в чем вопрос? Сегодня автомобили с уже привычной АКПП видишь в разы чаще, нежели транспорт, оборудованный вариатором. Правда в его защиту играет то, что разработка пока еще считается новой, которая продолжает изучаться. Производители будут вносить исправления в целях повысить качество и сделать эксплуатацию транспортного средства еще комфортнее.
Стоит учесть, что автоматическая коробка пригодна для установки на мощные автомобили. Но с точки зрения экономии расхода топлива, то здесь победу одерживает CVT. Но что лучше в итоге? Тут все зависит от множества факторов и прежде всего, будущему владельцу стоит выделить для себя приоритеты:
Тем, кому по душе плавная езда без рывков, стоит склонить чашу весов в сторону CVT.
Любителям скоростной езды, а также тем, кому приходится сталкиваться необходимостью буксировки или частого пользования прицепом, стоит присматриваться к АКПП.
В защиту классической автоматической коробки передач стоит привести весомый аргумент — меньшие расходы на содержание трансмиссии. Опять-таки однозначного мнения по поводу того, какой трансмиссионный узел лучше, нет. Здесь свои сторонники и противники и поэтому каждому автолюбителю предстоит сделать собственный выбор на основе полученной информации и с учетом плюсов и минусов.
Также читайте:
Битва двух ЛЕГЕНД Мерседес или БМВ: Что лучше?
Система полного привода 4MATIC Как работает?
Тюнинг Ателье Brabus История Компании Двигатели
9 вещей которые должен знать каждый владелец Mercedes-Benz
Топ 10 сканеров для Mercedes-Benz
Принцип работы вариатора
Принцип работы вариатора
Вариатор
Вариатор — это бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которая позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать его мощность.
В технике существует множество различных конструкций такого типа, но на автомобиле получили распространение два вида вариаторов: клиноременной и тороидный.
Клиноременный вариатор как тип трансмиссии известен давно.
Его главные детали — два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапецеидальную форму.
Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень, словно попавший между ними клин (отсюда и название «клиноременный»), наружу — радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение.
А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу — передаточное отношение уменьшится.
Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой.
Вариаторная КП — это вариация «автоматики».
Однако её устройство и принцип работы имеют существенные отличия от классической АКПП.
Это бесступенчатая трансмиссия, в состав которой входят:
собственно вариатор;
узел, осуществляющий разъединение двигателя с вариатором;
система управления;механизм заднего хода.
Вариаторная КП может быть двух типов:
клиноременного;
тороидного.
Принцип работы основан на том, что два раздвижных шкива (ведущий и ведомый), соединённых металлическим ремнём, автоматически меняют свой диаметр, изменяя при этом передаточное число.
Запускается вариатор с помощью рычага селектора.
Режимы передач идентичны с АКПП.
Позитивные стороны вариатора перед другими КП:
эффективность при использовании мощности мотора;
высокая экономия топлива;комфортность управления и самого движения;плавность хода авто;
ровный разгон и оперативный набор скорости;
малая нагрузка на мотор;
экологичность;
высокий КПД.
Устройство и принцип работы вариатора
Клиноременной вариатор состоит из нескольких (как правило, одной- двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число. Разные фирмы разработали каждая свою конструкцию клиноременного вариатора, так на Audi в трансмиссии Multitronic вместо ремня применяют цепь, а Honda ставит набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется.
Для трогания автомобиля с места используются обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который вскоре после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.
Начнем с самого простого. Почему клиновидный ремень? Ремень в разрезе имеет трапециевидную форму и «вклинивается» в шкив только своими боковыми поверхностями. При износе этих поверхностей, благодаря своей форме, он врезается глубже в шкив и все равно остается в хорошей сцепке с ним. Как изменяется передаточное число? Устройство ведущего шкива (ведущий шкив вращается коленвалом) таково, что его щеки при воздействии центробежных сил плавно сжимаются и выталкивают клиновидный ремень все дальше и дальше от центра шкива. Ведомый же шкив при этом наоборот, разжимается, и ремень на нем плавно утопает все ближе и ближе к центру шкива. Чем больше обороты двигателя — тем больше сжимается ведущий шкив и разжимается ведомый, тем самым меняя передаточное число от коленвала к заднему колесу. Этот процесс хорошо виден на рисунках, прикрепленных к посту.
Иначе устроен тороидный вариатор, который состоит из соосных дисков и роликов, передающих момент от одного диска к другому. Для изменения передаточного числа меняются положение роликов и их радиусы, по которым ролики обкатывают диски. И поскольку все усилие сосредоточено в пятне контакта, то для поворота роликов должны использоваться особые устройства, способные преодолевать силу прижатия ролика к диску. Так в ниссановском вариаторе Extroid применена специальная система, где управляемый электроникой прецизионный гидравлический механизм перемещает обоймы с роликами вверх или вниз на микроскопическую величину, а далее, из-за возникшего сдвига относительно оси дисков, ролик поворачивается сам.
Между прочим, принцип устройства под названием “вариатор” не нов — мысли о бесступенчатой трансмиссии стали посещать конструкторов практически сразу с началом применения поршневых ДВС на транспорте. Современное же развитие электроники и технологии материалов дало возможности усовершенствовать (остающиеся, однако, в принципе своем неизменными) конструкции вариаторов, и сейчас наблюдается, по-видимому, начало самого широкого распространения таких трансмиссий на автотранспорте.
Тем не менее вариаторы пока что не избавились от некоторых своих весьма существенных проблем. Так, очевидно, что самыми конструктивно слабыми местами существующих сегодня автомобильных вариаторов являются: для клиноременного эти самые ремни, а для тороидного — пятно контакта диска и ролика, где сила давления достигает 10 тонн. Поэтому здесь применяются специальные высокотехнологичные материалы, что делает надежность вариаторов достаточно высокой, близкой к надежности гидромеханических “автоматов”, но все же из-за нагрузок на ремень или пятно контакта вариаторы пока не могут “тянуть грузы”, а также работать с двигателями большой мощности.
На сегодняшний день рекордом для клиноременного вариатора оказывается 220 л.с. и 300 Нм, которые развивает V-образный 6-цилиндровый мотор Audi A6, “воспринятый” трансмиссией Multitronic, а для тороидного — “переваренный” Extroid (3-литровый двигатель Nissan Gloria и Cedric), развивающий 240 л.с. и 310 Нм.
Однако если для грузовиков вариаторы до сих пор непригодны, то для легковых автомобилей весьма приемлемы, и здесь у бесступенчатых трансмиссий, очевидно, большое будущее, тем более что и технологии материалов не стоят на месте.
Конструкция устройства,или принцип карандашей
Для того чтобы в полном объеме устроить обзор вариатор, стоит запомнить, что существует три его вида – клиноременной, тороидальный и цепной. Принцип работы каждого одинаков, конструкция разная.
Принцип карандашей, или как работает вариатор
Итак, есть два вала – ведущий и ведомый. Первый вал идет от мотора, второй вал идет к колесам. Когда двигатель не работает, передаточный ремень находится в положении, максимально приближенным к ведущему шкиву и максимально отдаленным от ведомого.
Когда двигатель работает на малых оборотах, картина немного меняется. Ремень отходит от ведущего вала и приближается к ведомому.
Когда двигатель работает на средних оборотах, ремень находится приблизительно на одинаковом расстоянии от валов. Когда двигатель работает на полной мощности, картина полностью противоположна первой. Ремень утоплен в шкив ведомого вала, но полностью вытолкнут от шкива ведущего вала.
Клиноременной вариатор
Особенность, как всегда, заложена в названии. Сверху уже было упоминание о том, что основой вариатора есть валы со шкивами – ведущий и ведомый. А вот соединяет их и передает нужную информацию от одного к другому клиновидный ремень. Так как перед этим ремнем стоят особые задачи и нагрузки на него огромные, состав его особенный. Это смесь резины и ткани, делающая ремень невероятно прочным, намного прочнее того ремня генератора.
Почему ременной, разобрались. Теперь остался вопрос, почему клин. Так вот, форма ремня трапециевидная. Дело в том, что к шкиву он прижимается боками, как бы образуя клин. Несомненно, это место наибольшего трения, ремень изнашивается, истончается и трескается в этих местах. Но это не повод его тут же сменить. Ремень еще больше утопится в шкив и качество сцепки между ним и шкивом не пострадает. Необходимую жесткость обеспечивают стальные пластины, которые покрывают среднюю часть.
Тороидный вариатор
Все то же самое, только без ремня. Его функции выполняют диски. Или ролики, как вариант названия. Есть еще совсем простое название – колеса. Это все сопряжено с внешним видом. Вместо ведущего и ведомого вала в тороидном вариаторе используются диски. У дисков есть две оси вращения – горизонтальная и вертикальная. В зависимости от положения ролика ведущего диска, его отзеркаливает ролик ведомого диска. Примерно этот процесс изображен на картинке ниже.
Недостатки и преимущества вариатора
К вышесказанному о вариаторах стоит прибавить самое главное – в чем их суть и зачем устанавливать их вместо привычных механических коробок передач и автоматических. Весь фокус в приставке «бесступенчатая трансмиссия». Вариатор не требует переключения передач вручную, справляясь с этим самостоятельно, при этом не чувствуется характерных рывков при трогании с места или переключение с первой скорости на вторую. Многим водителям это не нравится, ведь это практически отобранное удовольствие управления. Повинуясь запросам потребителей, современные вариаторы настраиваются таким образом, что двигатель по звуку работает, как и раньше, набирая обороты перед переключением скоростей.
Типы вариаторов
Передача вращающего момента в вариаторах происходит за счет сил трения — независимо от типа конструкции, регулирование передаточного отношения, как правило осуществляется путем переноса точек контакта элементов передачи.
Рассмотрим несколько основных конструктивных схем вариаторов.
Лобовой вариатор
Принципиальная схема вариатора с перекрещивающимися валами (или лобового) показана на рисунке.
Ось ведомого вала перпендикулярна оси ведущего. На ведущем валу закреплен диск. Каток с фрикционными накладками установлен на шлицах ведомого вала. Получается, что каток может линейно перемещаться вдоль оси ведомого вала. Если каток вариатора прижат диску то вращение будет передаваться от ведущего вала к ведомому. Причем соотношение скоростей в вращающих моментов будет зависеть от расположения точки касания.
Чем ближе эта точка к центру тем медленнее будет вращаться выходной вал, и тем выше будет вращающий момент на нем.
n1*X=n2r

где n1 — частота вращения ведущего вала

n2 — частота вращения ведомого вала

X — расстояния от центра ведущего диска до точки касания

r — радиус ведомого катка

Передаточное отношение вариатора (отношение, угловых скоростей, частот вращения, моментов) можно вычислить по формуле:
i=n1/n2=r/x
Диапазон регулирования лобового вариатора определяется минимальным и максимальным значением Х:
D=imax/imin=Xmax/Xmin
Представленная конструкция вариатора позволяет реализовать изменять и направление вращения ведомого вала. Если точку касания диска переместить в противоположную сторону от центра ведущего диска, то направление вращения ведомого вала изменится.
Вариатор с раздвижными конусами
Вариаторы этого типа получили широкое применяют в трансмиссиях автомобилей, мотоциклов, станков. Устройство вариатора с раздвижными конусами показано на рисунке.
Валы установлены в корпусе на подшипниках. Оси вращения ведущего и ведомого валов расположены параллельно.
На ведомом и ведущем валу расположены конические диски, которые могут перемещаться вдоль осей вращения.
Между дисками зажат стальное или армированное резиновый ремень. При вращении ведущего вала, вращение через ремень передается ведущему валу.
Получается, что диски образуют два шкива, между которыми расположен ремень, благодаря конструкции рабочий диаметр шкивов может изменяться, а значит будет меняться и передаточное отношение.
Отношение частот вращения валов вариатора будет зависеть от расположения точек касания дисков и конуса.
Чем дальше точка касания от оси вращения ведущего вала, и чем ближе к оси вращения ведомого, тем выше будет частота вращения ведомого вала.
Передаточное отношения вариатора с раздвижными конусам можно вычислить по формуле:
i=n1/n2=X2/X1
Диапазон регулирования можно вычислить, используя зависимость:
D=imax/imin=(Xmax/Xmin)2
Вариатор с постоянными конусами и промежуточным диском
Устройство вариатора показано на рисунке.
На ведомом и ведущем валу вариатора закреплены конические барабаны, между которыми, на оси расположен каток. С помощью винта каток может перемещаться по оси. Пружина позволяет обеспечить надежное прижатие барабанов и катка.
Передаточное отношение вариатора будет зависеть от расположения точки касания катка и барабанов:
i=n1/n2=X2/X1
Диапазон регулирования будут определяться как:
D=imax/imin=(Xmax/Xmin)2
Торовый вариатор
Конструкция торового вариатора показана на рисунке.
На валах расположены торовые чашки со сферическими поверхностями. Между чашечками установлены ролики, через которые вращающий момент передается от ведомого вала к ведущему.
Регулирование передаточного отношения осуществляется за счет изменения угла наклона роликов. Если ролики перпендикулярны дискам, то передаточное число будет равно 1.
Двухступенчатые вариаторы
Для диапазонов регулирования выше 10 рекомендуется применять двухступенчатые вариаторы, содержащие две фрикционные передачи. Разработаны конструкции с регулированием двух и четырех шкивов. В зависимости от способа перемещения дисков различают:

вариаторы с принудительным перемещением двух дисков на ведущем и ведомом валах или на промежуточном валу и с двумя плавающими дисками;

с принудительным перемещением двух дисков и с двумя подгруженными дисками;

с принудительным перемещением четырех дисков.

КПД двухступенчатых вариаторов с плавающими дисками не составляет 60-85%. Применение схемы с четырьмя принудительно перемещаемыми дисками позволяет повысить КПД вариатора.
Применение вариаторов
Вариаторы используют в качестве бесступенчатой трансмиссии:

автомобилей;

сельскохозяйственных машин;

волочильных станков;

прессов;

прокатных станов;

токарно-винторезных станков;

фрезерных станков;

текстильных и других станков с намоточными устройствами.

Ресурс ремня вариатора
При работе вариатора в ремне возникают циклически изменяющиеся напряжения. Под действием циклического деформирования в элементах ремня необратимые возникают усталостные изменения — появляются микротрещины, надрывы, которые в итоге приводят к разрыву ремня.
Для повышения надежности работы вариатора для производства ремней используются современные износостойкие полимеры, композиционные материалы, применяется армирование, также разрабатываются конструкции с металлическими «цепными» ремнями.
Масло для вариатора
Правильное подобранное масло позволяет значительно повысить ресурс и надежность вариатора.
Масло, залитое в вариатор должно обеспечивать следующие функции:

смазывание поверхостей подвижных деталей;

отвод тепла от нагретых элементов;

удаление мелких частиц износа из зоны контакта трущихся деталей;

предотвращении коррозии металлических поверхностей;

сохранять характеристики в широком диапазоне рабочих температур.

Получается, что с одной стороны масло должно смазывать подвижные детали, с другой — не допускается проскальзывания ремня. Добиться этого помогает специальное масло низкой вязкости с присадками, отличающееся, от того, что заливают в в редукторы, коробки передач и т.д.
Важным фактротом надежности вариатора является и своевременная замена масла. На современных автомобилях масло в вариаторе рекомендуется менять не реже, чем каждые 30 тысяч километров пробега.
Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.
какие КПП лучше, плюсы и минусы, описание, видео — Рамблер/авто
Перед автолюбителями при выборе нового авто встаёт вопрос, какой коробке переключения передач отдать предпочтение: классической автоматической, вариаторной либо роботизированной. Каждая из них имеет как позитивные, так и негативные стороны. Попробуем разобраться, какие у них отличия, и на чём остановить свой выбор.
Принцип работы КПП (коробки переключения передач)
Главное предназначение любого устройства, переключающего передачи, — принимать, преобразовывать, передавать и изменять направление крутящего момента. Современные автопроизводители выпускают транспортные средства с механической, автоматической КПП и автоматической в разных вариациях.
В механической переключение передач происходит при помощи человека. В остальных процесс автоматизирован, участия водителя не требуется. Чтобы разобраться в плюсах и минусах автоматической коробки переключения передач (АКПП), вариаторной (CVT) и роботизированной, детально остановимся на принципах работы каждой из них.
Классический «автомат» (гидротрансформатор)
Коробка-автомат с гидротрансформатором впервые была выпущена в 40-х годах минувшего века. Массово ею стали оснащать авто с 60-х годов. Она представляет собой целый комплекс механизмов:
гидротрансформатор, состоящий из турбинного и реакторного колёс, центробежного насоса, обгонной и блокировочной муфт;
планетарная коробка передач, основными деталями которой являются планетарные редукторы, фрикционные и обгонные муфты, соединительные валы, барабаны, тормозная лента.
Коротко принцип работы можно описать следующим образом: гидротрансформатор, размещённый между КП и двигателем, меняет передачу крутящего момента. Работа гидротрансформатора базируется на беспрерывной циркуляции жидкости, транспортирующей энергию от мотора к трансмиссии. Масло передаётся от центробежного насоса к турбинному колесу, затем на реактор, где её поток увеличивается и провоцирует увеличение оборотов насосного колеса.
При задействовании обгонной муфты осуществляются вращательные движения реакторного колеса. Переключение передач между поочерёдно соединёнными планетарными редукторами осуществляется с помощью муфт. Работа этих механизмов обеспечивается благодаря гидроцилиндрам, процесс работы которых контролирует электронный блок управления.
Стандартными режимами работы АКПП, которые выбирает водитель при помощи рычага селектора, являются:
Р (Park), П — парковочная блокировка; R (Reverse), ЗХ — задний ход; N (Neutral), Н — нейтральная передача; D (Drive), Д — движение вперёд; L (Low), ПП (принудительно понижающая) или ТХ (тихий ход).
Преимущества АКПП:
плавность при смене передач;высокая надёжность;комфортность управления авто;щадящая эксплуатация мотора и КП.
Недостатки к
Принцип работы двигателя постоянного тока
Двигатель постоянного тока — это устройство, которое преобразует постоянный ток в механическую работу. Он работает по принципу закона Лоренца, который гласит, что « проводник с током, помещенный в магнитное и электрическое поле, испытывает силу ». Опытная сила называется силой Лоренца. Правило левой руки Флемминга дает направление силы.
Правило левой руки Флеминга
Если большой, средний и указательный пальцы левой руки смещены друг от друга на угол 90 °, средний палец представляет направление магнитного поля.Указательный палец представляет направление тока, а большой палец показывает направление сил, действующих на проводник.

Формула рассчитывает величину силы,

Прежде чем разбираться в работе двигателя постоянного тока, сначала мы должны узнать о его конструкции. Якорь и статор являются двумя основными частями двигателя постоянного тока. Арматура является вращающейся частью, а статор является их неподвижной частью. Катушка якоря подключена к источнику постоянного тока.
Катушка якоря состоит из коммутаторов и щеток. Коммутаторы преобразуют переменный ток, индуцированный в якоре, в постоянный ток, и щетки передают ток от вращающейся части двигателя к стационарной внешней нагрузке. Якорь расположен между северным и южным полюсом постоянного тока или электромагнита.

Для простоты предположим, что якорь имеет только одну катушку, которая расположена между магнитным полем, показанным ниже на рисунке А.Когда на катушку якоря подается питание постоянного тока, через него начинает течь ток. Этот ток развивает свое поле вокруг катушки.
На рисунке B показано поле индукции вокруг катушки:

В результате взаимодействия полей (создаваемых катушкой и магнитом) результирующее поле развивается через проводник. Результирующее поле стремится восстановить свое первоначальное положение, то есть на оси основного поля. Поле оказывает силу на концы проводника, и, таким образом, катушка начинает вращаться.

Пусть поле, создаваемое основным полем, будет F _м, и это поле вращается по часовой стрелке. Когда ток течет в катушке, они создают свое собственное магнитное поле, скажем, F _r. Поле F _r пытается выйти в направлении основного поля. Тем самым крутящий момент действует на катушку якоря.

Фактический двигатель постоянного тока состоит из большого количества катушек якоря. Скорость двигателя прямо пропорциональна количеству катушек, используемых в двигателе. Эти катушки находятся под воздействием магнитного поля.
Один конец проводников находится под влиянием северного полюса, а другой конец — под влиянием южного полюса. Ток входит в катушку якоря через северный полюс и движется наружу через южный полюс.
Когда катушка перемещается от одной щетки к другой, одновременно меняется и полярность катушки. Таким образом, направление силы или крутящего момента, действующего на катушку, остается неизменным.
Крутящий момент индуктивности в катушке становится равным нулю, когда катушка якоря перпендикулярна основному полю. Нулевой крутящий момент означает, что двигатель перестает вращаться. Для решения этой проблемы используется номер катушки якоря в роторе. Таким образом, если одна из их катушек перпендикулярна полю, то другие катушки вызывают крутящий момент. И ротор движется непрерывно.

Кроме того, для получения непрерывного крутящего момента компоновка поддерживается таким образом, что всякий раз, когда катушки обрезают магнитную нейтральную ось магнита, направление тока в катушках меняется на противоположное.Это можно сделать с помощью коммутатора.
,
Как работает конденсатор — физика и применение конденсаторов
В этом руководстве мы узнаем, что такое конденсатор, как он работает, а также рассмотрим некоторые основные примеры применения. Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать письменное руководство ниже.

Обзор
Почти нет схемы, на которой нет конденсатора, и наряду с резисторами и индукторами они являются основными пассивными компонентами, которые мы используем в электронике.
Конденсатор — это устройство, способное накапливать энергию в форме электрического заряда. По сравнению с батареей того же размера, конденсатор может хранить гораздо меньшее количество энергии, примерно в 10 000 раз меньше, но достаточно полезно для многих схемных конструкций.
Конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных изолирующим материалом, называемым диэлектриком. Пластины являются проводящими, и они обычно изготавливаются из алюминия, тантала или других металлов, в то время как диэлектрик может быть изготовлен из любого изоляционного материала, такого как бумага, стекло, керамика или что-либо, что препятствует протеканию тока.

Емкость конденсатора, измеренная в Фарадах, прямо пропорциональна площади поверхности двух пластин, а также диэлектрической проницаемости ε диода, в то время как чем меньше расстояние между пластинами, тем больше емкость. При этом теперь давайте посмотрим, как работает конденсатор.
Во-первых, мы можем заметить, что металл обычно имеет одинаковое количество положительно и отрицательно заряженных частиц, что означает, что он электрически нейтрален.

Если мы подключим источник питания или батарею к металлическим пластинам конденсатора, будет пытаться протекать ток, или электроны из пластины, подключенной к положительному проводу батареи, начнут перемещаться к подключенной пластине к отрицательному проводу батареи. Однако из-за диэлектрика между пластинами электроны не смогут проходить через конденсатор, поэтому они начнут накапливаться на пластине.

После того, как на пластине накопилось определенное количество электроники, у батареи будет недостаточно энергии, чтобы подтолкнуть любую новую электронику к пластине из-за отталкивания уже существующей электроники.
В этот момент конденсатор фактически полностью заряжен. На первой пластине развился суммарный отрицательный заряд, а на второй пластине развился равный чистый положительный заряд, создав электрическое поле с силой притяжения между ними, которая удерживает заряд конденсатора.

Принцип работы диэлектрика конденсатора
Давайте посмотрим, как диэлектрик может увеличить емкость конденсатора. Диэлектрик содержит молекулы, которые являются полярными, что означает, что они могут изменять свою ориентацию в зависимости от зарядов на двух пластинах.Таким образом, молекулы соединяются с электрическим полем таким образом, что позволяет большему количеству электронов притягиваться к отрицательной пластине, одновременно отталкивая больше электронов из положительной пластины.

Итак, когда конденсатор полностью заряжен, если мы вытащим аккумулятор, он будет долго удерживать электрический заряд, выступая в качестве накопителя энергии.
Теперь, если мы укоротим два конца конденсатора через нагрузку, ток начнет течь через нагрузку. Накопленные электроны из первой пластины начнут перемещаться во вторую пластину, пока обе пластины снова не станут электрически нейтральными.

Итак, это основной принцип работы конденсатора, а теперь давайте рассмотрим некоторые примеры применения.
Разъединяющие (байпасные) конденсаторы
Разъединяющие конденсаторы или байпасные конденсаторы являются типичным примером. Развязывающие конденсаторы часто используются вместе с интегральными схемами, и они размещаются между источником питания и заземлением ИС.

Их работа состоит в том, чтобы отфильтровывать любые помехи в источнике питания, такие как пульсации напряжения, которые возникают, когда источник питания в течение очень короткого периода времени падает его напряжение или когда часть цепи переключается, вызывая колебания мощности поставка.В тот момент, когда происходит падение напряжения, конденсатор временно действует как источник питания, минуя основной источник питания.
Преобразователь переменного тока в постоянный
Другим типичным примером применения являются конденсаторы, используемые в адаптерах постоянного тока. Для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока обычно используется диодный выпрямитель, но без помощи конденсаторов он не сможет выполнить эту работу.

Выход выпрямителя представляет собой сигнал. Таким образом, в то время как выход выпрямителя повышается, заряд конденсатора, и в то время как выход выпрямителя уменьшается, конденсатор разряжается и таким образом сглаживает выход постоянного тока.
: что такое триггер Шмитта и как он работает
Фильтрация сигналов
Фильтрация сигналов — еще один пример применения конденсаторов. Из-за своего конкретного времени отклика они способны блокировать низкочастотные сигналы, позволяя проходить более высоким частотам.

Используется в радиоприемниках для настройки нежелательных частот и в кроссоверных цепях внутри динамиков, для разделения низких частот для сабвуфера и более высоких частот для твитера.
Конденсаторы как накопители энергии
Еще одно довольно очевидное использование конденсаторов — для накопления и подачи энергии. Хотя они могут накапливать значительно более низкую энергию по сравнению с батареями того же размера, их срок службы намного лучше, и они способны доставлять энергию намного быстрее, что делает их более подходящими для приложений, где требуется большой заряд энергии.

Вот и все для этого урока, не стесняйтесь задавать любые вопросы в разделе комментариев ниже.
.Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
Однофазный асинхронный двигатель состоит из однофазной обмотки, которая установлена на статоре двигателя, и обмотки клетки, размещенной на роторе. Пульсирующее магнитное поле создается, когда обмотка статора однофазного асинхронного двигателя, показанная ниже, запитывается от однофазного источника питания.

Слово «Пульсация» означает, что поле накапливается в одном направлении, падает до нуля, а затем нарастает в противоположном направлении.В этих условиях ротор асинхронного двигателя не вращается. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно. Требуются специальные стартовые средства.
Если 1-фазная обмотка статора возбуждается и ротор двигателя вращается с помощью вспомогательного средства, а пусковое устройство затем удаляется, двигатель продолжает вращаться в направлении, в котором он запущен.
Характеристики однофазного асинхронного двигателя анализируются двумя теориями. Один из них известен как Теория двойного вращающегося поля , а другой — Крестовое поле Теория .Обе теории похожи и объясняют причину возникновения крутящего момента при вращении ротора.
Теория двойного вращающегося поля однофазного асинхронного двигателя
Теория двойного вращающегося поля однофазного асинхронного двигателя утверждает, что пульсирующее магнитное поле разрешается в два вращающихся магнитных поля. Они равны по величине, но противоположны по направлениям. Асинхронный двигатель реагирует на каждое из магнитных полей отдельно. Чистый крутящий момент в двигателе равен сумме крутящего момента, обусловленного каждым из двух магнитных полей.
Уравнение для переменного магнитного поля дается как

Где βmax — это максимальное значение синусоидально распределенной плотности потока воздушного зазора, создаваемой правильно распределенной обмоткой статора, несущей переменный ток частоты ω, и α — угол смещения пространства, измеренный от оси обмотки статора.
Как мы знаем,

Итак, уравнение (1) можно записать как

Первый член правой части уравнения (2) представляет вращающееся поле, движущееся в положительном α-направлении.Это известно как Переднее Вращающееся поле. Аналогично, второе слагаемое показывает вращающееся поле, движущееся в отрицательном направлении α, и известно как поле вращения назад.
Направление, в котором первоначально запускается однофазный двигатель, называется положительным направлением. Оба вращающихся поля вращаются с синхронной скоростью. ω _с = 2πf в обратном направлении. Таким образом, пульсирующее магнитное поле разделяется на два вращающихся магнитных поля. Оба равны по величине и противоположны по направлению, но с одинаковой частотой.
В состоянии покоя индуцированные напряжения равны и противоположны в результате; два крутящих момента также равны и противоположны. Таким образом, чистый крутящий момент равен нулю, и поэтому однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента.
,
Принцип работы асинхронного двигателя
Двигатель, который работает по принципу электромагнитной индукции, известен как асинхронный двигатель. Электромагнитная индукция — это явление, при котором электродвижущая сила индуцируется через электрический проводник, когда он находится во вращающемся магнитном поле.
Статор и ротор являются двумя важными частями двигателя. Статор является стационарной частью, и он несет перекрывающиеся обмотки, в то время как ротор несет основную или полевую обмотку.Обмотки статора одинаково смещены друг от друга на угол 120 °.
Асинхронный двигатель — это двигатель с одним возбуждением, то есть питание подается только на одну часть, то есть на статор. Термин возбуждение означает процесс индукции магнитного поля на деталях двигателя.
Когда на статор подается трехфазное питание, на него создается вращающееся магнитное поле. На рисунке ниже показано вращающееся магнитное поле, установленное в статоре.
Учтите, что вращающееся магнитное поле индуцируется в направлении против часовой стрелки.Вращающееся магнитное поле имеет движущуюся полярность. Полярности магнитного поля варьируются в зависимости от положительного и отрицательного полупериода питания. Изменение полярности заставляет магнитное поле вращаться.
Проводники ротора являются стационарными. Этот стационарный проводник перерезал вращающееся магнитное поле статора, и из-за электромагнитной индукции ЭДС индуцирует в роторе. Эта ЭДС известна как ЭДС, индуцированная ротором, и это происходит из-за явления электромагнитной индукции.
Проводники ротора закорачиваются либо концевыми кольцами, либо с помощью внешнего сопротивления. Относительное движение между вращающимся магнитным полем и проводником ротора вызывает ток в проводниках ротора. Когда ток проходит через проводник, поток индуцирует его. Направление потока ротора такое же, как у тока ротора.
Теперь у нас есть два потока, один из-за ротора, а другой из-за статора. Эти потоки взаимодействуют друг с другом.На одном конце проводника потоки компенсируют друг друга, а на другом конце плотность потока очень высока. Таким образом, поток высокой плотности пытается протолкнуть проводник ротора в область потока низкой плотности. Это явление вызывает крутящий момент на проводнике, и этот крутящий момент известен как электромагнитный крутящий момент.
Направление электромагнитного момента и вращающегося магнитного поля одинаковы. Таким образом, ротор начинает вращаться в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле.
Скорость ротора всегда меньше вращающегося магнитного поля или синхронной скорости. Ротор пытается вращаться со скоростью ротора, но он всегда ускользает. Таким образом, двигатель никогда не работает со скоростью вращающегося магнитного поля, и это является причиной, из-за которой асинхронный двигатель также известен как асинхронный двигатель.
Почему ротор никогда не работает на синхронной скорости?
Если скорость ротора равна синхронной скорости, не возникает относительного движения между вращающимся магнитным полем статора и проводниками ротора.Таким образом, ЭДС не индуцируется на проводнике, и на нем развивается нулевой ток. Без тока крутящий момент также не создается.
Из-за вышеупомянутых причин ротор никогда не вращается с синхронной скоростью. Скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля.
В качестве альтернативы способ работы принципа работы асинхронного двигателя также может быть объяснен следующим образом.
Давайте разберемся с этим, рассмотрев один проводник на неподвижном роторе.Этот проводник обрезает вращающееся магнитное поле статора. Учтите, что вращающееся магнитное поле вращается по часовой стрелке. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС индуцирует в проводнике.
Поскольку цепь ротора замыкается внешним сопротивлением или торцевым кольцом, ротор вызывает ЭДС, которая вызывает ток в цепи. Направление вращения ротора противоположно направлению вращающегося магнитного поля. Ток ротора индуцирует поток в роторе.Направление потока ротора совпадает с направлением тока.
В результате взаимодействия потоков ротора и статора возникает сила, которая действует на проводники ротора. Сила действует тангенциально на ротор и, следовательно, вызывает крутящий момент. Крутящий момент толкает проводники ротора, и, таким образом, ротор начинает двигаться в направлении вращающегося магнитного поля. Ротор начинает двигаться без какой-либо дополнительной системы возбуждения, и по этой причине двигатель называется самозапускающимся двигателем.
Работа двигателя зависит от напряжения, наведенного на ротор, и, следовательно, он называется асинхронным двигателем.
,
No related posts.
Posted in Разное