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Fliehkraftregler

1788
  • James Watt
Fliehkraftregler-Mechanismus in einer alten Dampfmaschine, Steuerungstechnik.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Der Fliehkraftregler ist ein mechanisches Gerät, das folgendes Prinzip nutzt: Zentrifugalkraft Die Drehzahl eines Motors wird reguliert. Mit steigender Motordrehzahl bewegen sich rotierende Massen (Fliehgewichte) aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen. Diese Bewegung ist mit einem Drosselventil verbunden, das die Kraftstoff- oder Dampfzufuhr reduziert und so den Motor abbremst und eine nahezu konstante Drehzahl aufrechterhält.

The centrifugal governor, famously improved and applied by James Watt in 1788 for his steam engine, is a classic example of a negative feedback control system. It consists of two or more masses, often called flyballs, mounted on arms that are hinged to a rotating spindle driven by the engine’s output shaft. As the spindle rotates, Zentrifugalkraft causes the flyballs to move outwards and upwards. This upward motion of the arms is mechanically linked to a throttle valve that controls the flow of working fluid (like steam) to the engine. If the engine speed increases beyond a set point, the flyballs swing further out, causing the linkage to partially close the throttle. This reduces the power input, and the engine slows down. Conversely, if the engine speed drops, the flyballs move inwards, opening the throttle and increasing power. This continuous adjustment allows the engine to maintain a relatively constant speed despite variations in load. It was a crucial innovation for the Industrial Revolution, enabling steam engines to be used for applications requiring stable speed, such as spinning and weaving in factories.

Watts Konstruktion ist zwar die bekannteste, das Prinzip wurde jedoch bereits früher bei Windmühlen zur Regulierung des Abstands zwischen den Mühlsteinen eingesetzt. Watts Beitrag bestand in der Anpassung und Weiterentwicklung dieses Prinzips für die Dampfmaschine, wodurch es zu einem Eckpfeiler der automatischen Regelungstechnik wurde. Die mathematische Analyse der Stabilität des Reglers wurde von James Clerk durchgeführt. Maxwell Seine Abhandlung „Über Regler“ aus dem Jahr 1868 gilt als grundlegendes Werk der Regelungstechnik und markiert den Übergang von rein intuitivem Entwurf zu einer strengen mathematischen Analyse dynamischer Systeme.

UNESCO Nomenclature: 3305
Steuerungstechnik

Typ

Physikalisches Gerät

Störung

Substanzielles

Verwendung

Veraltet

Vorläufer

  • Verständnis der Zentrifugalkraft (Huygens, Newton)
  • Entwicklung der Dampfmaschine (Newcomen, Watt)
  • Verbindungsmechanismen aus der Uhrmacherei und Automaten
  • frühere Regeleinrichtungen in Windmühlen

Anwendungen

  • Dampfmaschinen
  • Verbrennungsmotoren (frühe Modelle)
  • Plattenspieler
  • Wasserkraft Turbinen
  • mechanische Uhren

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • adaptive Geschwindigkeitsregelungssysteme in modernen Autos
  • fly-by-wire Flugsteuerung Systeme
  • automatisiert Prozesskontrolle in chemical plants
  • Lastausgleichsalgorithmen in Computernetzwerken
  • Frequenzregelung in elektrischen Energienetzen
  • Roboter-Feedbacksysteme für präzise Manipulation
  • Thermostate zur Temperaturregulierung
  • automatische Verstärkungsregelung in Audioverstärkern
  • Antiblockiersysteme (ABS)
  • Stabilitätskontrollsysteme in Fahrzeugen
Verwandte Themen: Fliehkraftregler, James Watt, Dampfmaschine, Rückkopplungsregelung, Regelungstechnik, Drehzahlregelung, Drosselventil, industrielle Revolution, Fliehkraftregler, Maschinenbau.

Historischer Kontext

Fliehkraftregler

-250
-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850
-500
1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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