Відцентро вий регуля тор регуля тор Ва тта автоматичний пристрій робота якого ґрунтується на використані відцентрової си

Відцентро́вий регуля́тор (регуля́тор Ва́тта) — автоматичний пристрій, робота якого ґрунтується на використані відцентрової сили для стабілізації обертання шляхом впливу на положення дросельної заслінки регулювання подавання пари в парову машину. Інакше — механізм, який створює негативний зворотний зв'язок для керування швидкістю обертання в машинах різноманітних способів дії та призначення. Вперше використано у 1788 році Джеймсом Ваттом.

Відцентровий регулятор на паровій машині Болтона-Ватта (Boulton&Watt) (1788)

У паровій машині було важко керувати потужністю. Складно було втримати сталі оберти за змінного навантаження. Регулятор Ватта самостійно зменшував чи збільшував подавання пари, утримуючи постійною частоту обертання.

Будова

Відцентровий регулятор складається з:

вала регулятора із приводним шківом чи зубчастим колесом;
двох тягарців, підвішених на важелях;
двох тяг, що сполучають важелі з муфтою;
ковзна по валу муфта;
коромисла, одним кінцем закріпленого у виїмці муфти, а другим сполученого з тягою привода дросельної заслінки.

Принцип роботи

Якщо машина знаходиться у спокої то тягарці (кульки) знаходяться внизу, а заслінка у відкритому стані. Якщо подати пару, то парова машина почне працювати. Обертове колесо машини передає рух на регулятор обертів — кульки починають обертатись. На кульки регулятора діють дві сили. Сила тяжіння, що намагається опустити кульки вниз, а також відцентрова сила, що силкується перемістити кульки у напрямку від осі обертання. За такої будови регулятора, це призведе до підняття кульок вгору. Рух кульок через ковзну втулку і систему важелів спричинить закривання заслінки, а це зменшить подавання пари до парової машини. Частота обертів знизиться, зменшиться і відцентрова сила, кульки опускаються спричиняючи відкриття заслінки, що забезпечить збільшення подавання пари.

Залежно від підібраних показників машини, регулятора, подавання пари і навантаження — парова машина могла ритмічно підтримувати коливання частоти обертання в межах певного значення, а якщо параметри добре підібрані, то встановлювалась незмінна швидкість. Для забезпечення стійкості роботи, необхідно щоби ковзна втулка переміщалась в умовах тертя. Чим вищий момент інерції механізму, тим сильнішим повинно бути тертя. На сучасних потужних двигунах для цього використовується демпфер.

Регулятор зображений на малюнку є гравітаційним регулятором, що забезпечує стабілізацію тільки однієї частоти обертання. Щоби змінити цю швидкість слід було зупинити машину і замінити кульки на легші (менші оберти) або важчі (більші оберти). Наступні конструкції регулятора, мали у своїй будові додаткову пружину з регулюванням натягу. Таким способом до двох сил, що згадані вище додалось зусилля пружини, котре легко піддається регулюванню.

Використання

Крім використання у парових машинах, відцентрові регулятори застосовують:

для усталення обертів двигуна внутрішнього згорання, наприклад, у пересувних електростанціях;
для регулювання кута випередження запалювання у бензинових двигунів внутрішнього згорання;
у механізмі перемикання передач автоматичних коробок передач автомобільної техніки;
в генераторних установках вітроелектростанцій, тощо.

Джерела

Кисликов В. Ф., Лущик В. В. Будова й експлуатація автомобілів: Підручник. — К.: Либідь, 1999. — 400 с.
Hills (1996), Power From the Wind, Cambridge University Press
Maxwell, James Clerk (1868). On Governors. 16. Proceedings of the Royal Society of London. pp. 270–283
Wallace, Alfred Russell «On the Tendency of Varieties to Depart Indefinitely From the Original Type» [ 29 квітня 2007 у Wayback Machine.]