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regolatore centrifugo

1788
  • James Watt
Meccanismo di regolazione centrifuga in un motore a vapore d'epoca, ingegneria del controllo.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il regolatore centrifugo è un dispositivo meccanico che sfrutta il principio del forza centrifuga per regolare la velocità di un motore. Quando la velocità del motore aumenta, le masse rotanti (flyball) si spostano verso l'esterno a causa della forza centrifuga. Questo movimento è collegato a una valvola a farfalla che riduce l'alimentazione di carburante o vapore, rallentando così il motore e mantenendo una velocità quasi costante.

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, forza centrifuga 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.

Sebbene il progetto di Watt sia il più famoso, il principio era già stato utilizzato nei mulini a vento per regolare la distanza tra le macine. Il contributo di Watt fu il suo adattamento e perfezionamento per la macchina a vapore, che divenne una pietra miliare della teoria del controllo automatico. L'analisi matematica della stabilità del regolatore da parte di James Clerk Maxwell nel suo articolo del 1868 “On Governors” è considerato un lavoro fondamentale nella teoria del controllo, che segna il passaggio dalla progettazione puramente intuitiva all'analisi matematica rigorosa dei sistemi dinamici.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingegneria di controllo

Tipo

Dispositivo fisico

Interruzione

Finanziario

Utilizzo

Obsoleto

Precursori

  • comprensione della forza centrifuga (Huygens, Newton)
  • sviluppo della macchina a vapore (Newcomen, Watt)
  • meccanismi di collegamento dall'orologeria e automi
  • dispositivi di regolazione precedenti nei mulini a vento

Applicazioni

  • motori a vapore
  • motori a combustione interna (primi modelli)
  • giradischi
  • idroelettrico turbine
  • orologi meccanici

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • sistemi di controllo adattivo della velocità di crociera nelle auto moderne
  • fly-by-wire controllo di volo sistemi
  • automatizzato controllo di processo in chemical plants
  • algoritmi di bilanciamento del carico nelle reti informatiche
  • regolazione della frequenza nelle reti elettriche
  • sistemi di feedback robotici per una manipolazione precisa
  • termostati per la regolazione della temperatura
  • controllo automatico del guadagno negli amplificatori audio
  • sistemi di frenata antibloccaggio (abs)
  • sistemi di controllo della stabilità nei veicoli
Correlato a: regolatore centrifugo, James Watt, motore a vapore, controllo a retroazione, teoria del controllo, regolazione della velocità, valvola a farfalla, rivoluzione industriale, regolatore flyball, ingegneria meccanica.

Contesto storico

regolatore centrifugo

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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