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Centrifugal Governor

1788
  • James Watt
Mécanisme du régulateur centrifuge dans une machine à vapeur ancienne, ingénierie du contrôle.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le régulateur centrifuge est un dispositif mécanique qui utilise le principe de la rotation. force centrifuge pour réguler la vitesse d'un moteur. Lorsque la vitesse du moteur augmente, les masses en rotation (les "flyballs") se déplacent vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge. Ce mouvement est lié à une soupape d'étranglement qui réduit l'alimentation en carburant ou en vapeur, ralentissant ainsi le moteur et maintenant une vitesse quasi constante.

Le régulateur centrifuge, perfectionné et appliqué avec succès par James Watt en 1788 pour sa machine à vapeur, est un exemple classique de système de régulation à rétroaction négative. Il se compose de deux masses ou plus, souvent appelées masselottes, montées sur des bras articulés à un axe rotatif entraîné par l'arbre de sortie du moteur. La rotation de l'axe engendre une force centrifuge qui déplace les masselottes vers l'extérieur et vers le haut. Ce mouvement ascendant des bras est relié mécaniquement à un papillon des gaz qui contrôle le débit du fluide caloporteur (comme la vapeur) alimentant le moteur. Si le régime moteur dépasse un seuil prédéfini, les masselottes s'écartent davantage, ce qui provoque la fermeture partielle du papillon. La puissance absorbée est alors réduite et le moteur ralentit. Inversement, si le régime moteur diminue, les masselottes se rapprochent, ouvrant le papillon et augmentant la puissance. Ce réglage continu permet au moteur de maintenir un régime relativement constant malgré les variations de charge. Il s'agissait d'une innovation cruciale pour la révolution industrielle, permettant d'utiliser les machines à vapeur pour des applications nécessitant une vitesse stable, comme le filage et le tissage dans les usines.

While Watt’s design is the most famous, the principle was used earlier in windmills to regulate the distance between millstones. Watt’s contribution was its adaptation and refinement for the steam engine, which became a cornerstone of automatic control theory. The mathematical analysis of the governor’s stability by James Clerk Maxwell in his 1868 paper “On Governors” is considered a foundational work in control theory, marking the shift from purely intuitive design to rigorous mathematical analysis of dynamic systems.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingénierie de contrôle

Taper

Dispositif physique

Perturbation

Substantiel

Usage

Obsolète

Précurseurs

  • understanding of centrifugal force (Huygens, Newton)
  • development of the steam engine (Newcomen, Watt)
  • linkage mechanisms from clockmaking and automata
  • earlier regulating devices in windmills

Applications

  • steam engines
  • internal combustion engines (early models)
  • turntables (record players)
  • hydroelectric turbines
  • mechanical clocks

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Related to : régulateur centrifuge, James Watt, machine à vapeur, contrôle par rétroaction, théorie du contrôle, régulation de la vitesse, papillon des gaz, révolution industrielle, régulateur à boules, génie mécanique.

Contexte historique

Centrifugal Governor

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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