Мотор-вариатор
Мотор-вариатор — это электродвигатель, соединённый с механическим вариатором скорости: устройством, которое плавно, без ступеней, меняет частоту вращения выходного вала. Скорость задают поворотом маховика на корпусе, без электроники. Типовой диапазон регулирования — 1:5: при двигателе 1400 об/мин выходной вал вращается примерно от 200–280 до 1000–1400 об/мин.
Если коротко: мотор-вариатор — механическая альтернатива частотному преобразователю. Он проще, не боится пыли и влаги, не требует настройки и шкафа управления, но уступает по КПД на низких оборотах и по диапазону регулирования. Для оборотов ниже 200 об/мин вариатор соединяют с редуктором.
Как работает мотор-вариатор
Во всех механических вариаторах вращение передаётся трением между двумя телами, а скорость меняется за счёт изменения радиуса, на котором они касаются друг друга. Чем ближе к оси точка контакта на ведомом элементе, тем быстрее он вращается. В промышленных мотор-вариаторах используют две основные схемы.
- Сухой фрикционный вариатор (конус и кольцо). Конус на валу двигателя прижат к кольцу из графита. Маховиком конус смещают вдоль оси, и выходная скорость меняется от равной входной до 0,2 от неё. Усилие прижатия автоматически регулирует кулачок в зависимости от нагрузки, поэтому кольцо не проскальзывает при росте момента. Механизм работает без масла. Так устроены вариаторы VARVEL VR и снятые с производства 7МВ. Скорость у них можно менять и на работающем, и на остановленном двигателе.
- Планетарно-дисковый вариатор в масле. Внутреннее кольцо на валу двигателя, прижатое тарельчатыми пружинами, вращает конические сателлиты. Они катятся по наружным дорожкам и вращают водило, соединённое с выходным валом. Маховик через шарики и кулачки сдвигает дорожку и меняет радиус контакта сателлитов. Механизм работает в трансмиссионной жидкости (ATF). Так устроены VARVEL VS и китайские UDL/UDT. Скорость меняют только на работающем двигателе.
Какие характеристики у мотор-вариатора
Главная характеристика — диапазон регулирования, отношение наибольшей выходной скорости к наименьшей. У большинства моделей он 1:5, у отдельных серий доходит до 1:7. Остальные параметры зависят от положения маховика:
- Момент растёт при снижении скорости, но не пропорционально. Например, у VARVEL MVS с двигателем 4 кВт момент на выходе меняется от 32 Н·м на 1000 об/мин до 64 Н·м на 200 об/мин. Скорость упала в 5 раз, а момент вырос только в 2.
- КПД сильно зависит от скорости. У того же VS он около 0,85 на верхней границе диапазона и около 0,34 на нижней. На малой скорости до двух третей мощности уходит в нагрев, поэтому корпус вариатора заметно тёплый даже на холостом ходу, и это нормально.
- Скорость немного зависит от нагрузки. Фрикционная передача допускает небольшое проскальзывание, поэтому под нагрузкой выходные обороты ниже каталожных. Для точного поддержания скорости ставят датчик на выходной вал.
Мотор-вариатор с редуктором
Сам вариатор даёт выходную скорость от 170–200 об/мин и выше. Конвейеру, мешалке или дозатору обычно нужно 5–100 об/мин, поэтому к вариатору присоединяют редуктор через входной фланец IEC: червячный, цилиндрический соосный, цилиндрический насадной или коническо-цилиндрический. Пример: вариатор 200–1000 об/мин и червячный редуктор с передаточным числом 20 дают на выходе 10–50 об/мин с регулировкой маховиком. Момент на выходе умножается на передаточное число редуктора с учётом его КПД. Подробнее о расчёте — в статьях Передаточное отношение и Крутящий момент редуктора.
Мотор-вариатор или частотный преобразователь: что выбрать
Обе системы решают одну задачу: регулируют скорость асинхронного двигателя. Различие в том, как они это делают.
| Параметр | Мотор-вариатор | Двигатель с частотным преобразователем |
|---|---|---|
| Способ регулировки | Механически, маховиком на корпусе | Электронно: с пульта, кнопками, по сигналу от контроллера |
| Диапазон регулирования | Обычно 1:5, до 1:7 | 1:10 и шире, с векторным управлением и датчиком — значительно шире |
| КПД | От 0,3 на малой скорости до 0,85 на большой | КПД преобразователя около 0,95–0,97, почти не зависит от скорости |
| Момент на низкой скорости | Растёт по мере снижения скорости | Номинальный, но двигатель с собственным вентилятором на низкой частоте хуже охлаждается |
| Автоматизация и дистанционное управление | Только с электроприводом маховика | Встроены: входы, выходы, ПИД-регулятор, интерфейс RS-485 |
| Условия работы | Пыль, влага, мойка: VARVEL VR имеет степень защиты IP66 | Преобразователь ставят в шкаф, нужна защита от пыли, влаги и перегрева |
| Электромагнитные помехи | Нет | Есть, на длинных кабелях нужны фильтры и дроссели |
| Обслуживание | Фрикционная пара со временем изнашивается | Механического износа нет, но есть электроника со сроком службы |
Вариатор выгоднее, когда скорость подбирают вручную и меняют редко, привод стоит в сырости, пыли или зоне мойки, рядом нет места под шкаф управления, а персонал не должен ничего настраивать. Частотный преобразователь выгоднее, когда нужен широкий диапазон, автоматическое управление, плавный пуск, высокий КПД в продолжительной работе на малой скорости или мощность выше 4–9 кВт. Подобрать преобразователь можно в разделе Преобразователи частоты.
Где применяют мотор-вариаторы
Упаковочные и фасовочные машины, дозаторы и питатели, ленточные и роликовые конвейеры с подбором скорости под продукт, мешалки, машины пищевой, кондитерской и хлебопекарной промышленности, оборудование для производства стройматериалов, деревообработка, текстильные и печатные машины, лабораторные и испытательные стенды. Везде, где скорость настраивают один раз под режим, а электронику ставить неудобно или нежелательно.
Какие мотор-вариаторы есть в наличии
| Серия | Производство | Принцип | Диапазон | Мощность, кВт | Момент, Н·м | Корпус |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VARVEL VR | Италия | сухой, конус и графитовое кольцо | 1:5 | до 1,5 | до 25 | алюминий (VR63, VR71), чугун (VR80, VR90), IP66 |
| VARVEL VS | Италия | планетарно-дисковый в масле | 1:5, 200–1000 об/мин | 0,22–4 | до 64 | алюминий до VS080, далее чугун |
| MOTOVARIO S | Италия | дисковый | 190–1000 об/мин | 0,18–9,2 | до 144 | чугун |
| MOTOVARIO TXF | Италия | дисковый | 170–1000 об/мин | до 2,2 | алюминий | |
| UDL / UDT | Китай | планетарно-фрикционный в масле | 1,29–7,0 | по типоразмеру, фланцы IEC 63–132 | до 118 | алюминий (UDL), чугун (UDT) |
Серия 7МВ снята с производства. Для замены подбираем VARVEL VR или VS по мощности, диапазону и присоединительным размерам.
Как подобрать мотор-вариатор
- Определите нужный диапазон скорости на рабочем органе. Если нижняя граница меньше 170–200 об/мин, нужен вариатор с редуктором.
- Рассчитайте момент на рабочем органе на минимальной скорости и проверьте его по таблице выбора: именно там вариатор нагружен тяжелее всего, а КПД минимален.
- Учтите режим работы: число пусков в час, ударную нагрузку, продолжительность работы на малой скорости (от неё зависит нагрев).
- Решите, нужно ли менять скорость на остановленном приводе. Если да — сухой вариатор типа VR, у планетарно-дисковых скорость меняют только на ходу.
- Учтите среду: мойка, пыль, улица, пищевое производство.
Пришлите параметры привода или маркировку со шильдика старого вариатора — подберём мотор-вариатор или вариатор с редуктором.
Частые вопросы
Чем мотор-вариатор отличается от мотор-редуктора?
У мотор-редуктора передаточное число постоянное, скорость на выходе одна. Мотор-вариатор позволяет плавно менять скорость в пределах своего диапазона, обычно 1:5.
Можно ли регулировать скорость вариатора на остановленном двигателе?
Зависит от конструкции. Сухие вариаторы с конусом и кольцом (VARVEL VR, 7МВ) допускают регулировку и на ходу, и в остановленном состоянии. Планетарно-дисковые (VARVEL VS, UDL/UDT) регулируют только на работающем двигателе, иначе можно повредить механизм.
Почему вариатор греется?
Вращение передаётся трением, и на малой скорости КПД падает до 0,3–0,4, остальная мощность уходит в тепло. Заметный нагрев корпуса, даже без нагрузки, для вариатора нормален. Если привод долго работает на нижней границе диапазона, выбирайте вариатор с запасом по мощности или частотный преобразователь.
Нужно ли менять масло в вариаторе?
В сухих вариаторах масла нет, смазка только в подшипниках и кулачке. В планетарно-дисковых залита трансмиссионная жидкость, её уровень и сроки замены указаны в руководстве по эксплуатации.
Что лучше для конвейера: вариатор или частотник?
Если скорость настраивают вручную под продукт и конвейер стоит в сырости или пыли — вариатор с редуктором. Если скорость должна меняться автоматически, нужен плавный пуск или мощность больше нескольких киловатт — мотор-редуктор с частотным преобразователем.
Полезные документы
- Каталог мотор-вариаторов VARVEL VR (PDF)
- Каталог мотор-вариаторов VARVEL VS, англ. (PDF)
- Каталог мотор-вариаторов 7МВ (PDF)
- Методика выбора вариатора (PDF)
Мотор-вариаторы VARVEL, MOTOVARIO и UDL/UDT поставляются из наличия и под заказ со склада в Нижнем Новгороде — звоните или пишите.