regolatore centrifugo
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.
Il regolatore centrifugo, notoriamente migliorato e applicato da James Watt nel 1788 per il suo motore a vapore, è un classico esempio di sistema di controllo a retroazione negativa. È costituito da due o più masse, spesso chiamate flyball, montate su bracci incernierati a un mandrino rotante azionato dall'albero di uscita del motore. Quando il fuso ruota, la forza centrifuga fa sì che le flyball si spostino verso l'esterno e verso l'alto. Il movimento verso l'alto dei bracci è collegato meccanicamente a una valvola a farfalla che controlla il flusso del fluido di lavoro (come il vapore) al motore. Se la velocità del motore aumenta oltre un punto stabilito, le palle di mosca oscillano ulteriormente verso l'esterno, causando la chiusura parziale della valvola a farfalla da parte del leveraggio. In questo modo si riduce la potenza assorbita e il motore rallenta. Al contrario, se il regime del motore diminuisce, le sfere volanti si spostano verso l'interno, aprendo l'acceleratore e aumentando la potenza. Questa regolazione continua permette al motore di mantenere una velocità relativamente costante nonostante le variazioni di carico. È stata un'innovazione cruciale per la rivoluzione industriale, in quanto ha permesso di utilizzare i motori a vapore per applicazioni che richiedevano una velocità stabile, come la filatura e la tessitura nelle fabbriche.
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
- Ingegneria di controllo
Precursori
- comprensione della forza centrifuga (Huygens, Newton)
- sviluppo della macchina a vapore (Newcomen, Watt)
- meccanismi di collegamento dell'orologeria e degli automi
- dispositivi di regolazione precedenti nei mulini a vento
Applicazioni
- motori a vapore
- motori a combustione interna (primi modelli)
- giradischi
- turbine idroelettriche
- orologi meccanici
Idee e potenziali innovazioni
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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.