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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.

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, força centrífuga 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.

Embora o projeto de Watt seja o mais famoso, o princípio já havia sido usado anteriormente em moinhos de vento para regular a distância entre as mós. A contribuição de Watt foi a adaptação e o aprimoramento desse princípio para a máquina a vapor, que se tornou um pilar da teoria do controle automático. A análise matemática da estabilidade do regulador foi feita por James Clerk. Maxwell Seu artigo de 1868, "Sobre Governadores", é considerado um trabalho fundamental na teoria de controle, marcando a transição do projeto puramente intuitivo para a análise matemática rigorosa de sistemas dinâmicos.

UNESCO Nomenclature: 3305
Engenharia de controle

Tipo

Dispositivo físico

Interrupção

Substancial

Uso

Obsoleto

Precursores

  • compreensão da força centrífuga (Huygens, Newton)
  • desenvolvimento da máquina a vapor (Newcomen, Watt)
  • mecanismos de ligação da relojoaria e automata
  • dispositivos de regulação anteriores em moinhos de vento

Aplicações

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

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • adaptive cruise control systems in modern cars
  • fly-by-wire controle de voo sistemas
  • automated Sua justificativa deve ser documentada e baseada em riscos. in chemical plants
  • load balancing algorithms in computer networks
  • frequency regulation in electrical power grids
  • robotic feedback systems for precise manipulation
  • thermostats for temperature regulation
  • automatic gain control in audio amplifiers
  • anti-lock braking systems (abs)
  • stability control systems in vehicles
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)

10º ano aniversário

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