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Regulador centrífugo

1788
  • James Watt
Mecanismo de regulador centrífugo em um motor a vapor antigo, engenharia de controle.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O regulador centrífugo é um dispositivo mecânico que utiliza o princípio de força centrífuga Para regular a velocidade de um motor. À medida que a velocidade do motor aumenta, as massas rotativas (borboletas) movem-se para fora devido à força centrífuga. Esse movimento está ligado a uma válvula de aceleração, que reduz o fornecimento de combustível ou vapor, diminuindo assim a velocidade do motor e mantendo-a quase constante.

O regulador centrífugo, famoso por ter sido aprimorado e aplicado por James Watt em 1788 em sua máquina a vapor, é um exemplo clássico de um sistema de controle por realimentação negativa. Ele consiste em duas ou mais massas, frequentemente chamadas de esferas de controle, montadas em braços articulados a um eixo rotativo acionado pelo eixo de saída do motor. Conforme o eixo gira, a força centrífuga faz com que as esferas de controle se movam para fora e para cima. Esse movimento ascendente dos braços está mecanicamente ligado a uma válvula de aceleração que controla o fluxo do fluido de trabalho (como vapor) para o motor. Se a velocidade do motor aumentar além de um ponto predefinido, as esferas de controle se movem ainda mais para fora, fazendo com que a articulação feche parcialmente a válvula de aceleração. Isso reduz a potência de entrada e o motor diminui a velocidade. Por outro lado, se a velocidade do motor diminuir, as esferas de controle se movem para dentro, abrindo a válvula de aceleração e aumentando a potência. Esse ajuste contínuo permite que o motor mantenha uma velocidade relativamente constante, apesar das variações de carga. Foi uma inovação crucial para a Revolução Industrial, permitindo que as máquinas a vapor fossem usadas em aplicações que exigiam velocidade estável, como fiação e tecelagem em fábricas.

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
Engenharia de controle

Tipo

Dispositivo físico

Interrupção

Substancial

Uso

Obsoleto

Precursores

  • understanding of centrifugal force (Huygens, Newton)
  • desenvolvimento da máquina a vapor (Newcomen, Watt)
  • linkage mechanisms from clockmaking and automata
  • dispositivos de regulação anteriores em moinhos de vento

Aplicações

  • máquinas a vapor
  • motores de combustão interna (modelos antigos)
  • toca-discos (reprodutores de discos)
  • turbinas hidrelétricas
  • relógios mecânicos

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: regulador centrífugo, James Watt, máquina a vapor, controle por realimentação, teoria de controle, regulação de velocidade, válvula borboleta, revolução industrial, regulador de velocidade tipo flyball, engenharia mecânica.

Contexto histórico

Regulador centrífugo

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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