Регуляторы скорости вращения вентиляторов

Рисунок центробежного регулятора Центробежный регулятор  механизм, реализующий отрицательную обратную связь в машинах разнообразных п

Применение[править | править код]

  • Различные двигатели, в которых требуется поддержание постоянного числа оборотов в минуту
    • дизельные двигатели, где регулятор управляет цикловой подачей топлива, перемещая рейки ТНВД
    • турбовинтовые самолётные двигатели, установленный на которых регулятор управляет шагом винта, загружая двигатель увеличением шага винта при увеличении подачи топлива (даче газа) и разгружая при сбросе газа
    • вертолётные двигатели, где регулятор управляет подачей топлива, увеличивая подачу при увеличении шага винта, когда из-за роста нагрузки обороты двигателя падают
  • иные агрегаты, где требуется стабилизировать обороты, управляя механическим исполнительным устройством (например, привод постоянных оборотов генератора)
  • граммофон, телефонный дисковый номеронабиратель.

Способы регулирования скорости вращения вентиляторных двигателей

При использовании вентиляторов часто возникает необходимость регулирования частоты вращения. В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума, настроить необходимую производительность притока или вытяжки.

На настоящий момент широко распространены способы регулирования частоты вращения при помощи изменения электрических параметров питания вентилятора:

  • изменение напряжения питания двигателя;
  • изменение частоты питающего напряжения.

Регулирование напряжением осуществляется понижением питающего напряжения вентилятора. Преимуществом регулирования частоты вращения вентилятора изменением напряжения питания в относительно невысокой стоимости устройств, работающих по такому принципу. Известны следующие виды устройств для регулирования оборотов вентилятора при помощи понижения напряжения питания:

  • Ступенчатые регуляторы частоты вращения с использованием автотрансформаторов;
  • Тиристорные регуляторы скорости вращения;
  • Электронные автотрансформаторы.

Регулирование скорости понижением напряжения связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя. При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя. При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности. Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

Регулирование вентилятора частотой питающего тока возможно осуществить при помощи частотного привода. У частотных приводов много преимуществ, но есть один существенный недостаток – их цена. Кроме того, они громоздки. Используемые в быту и для коммерческого использования вентиляторы обычно имеют невысокую цену. Вряд ли покупатель бытового вентилятора согласиться приобрести для него регулятор стоимостью, в десятки раз превышающую стоимость самого вентилятора. Поэтому в этой статье мы частотные приводы рассматривать не будем.

Устройство[править | править код]

Центробежный регулятор состоит из:

  • вала регулятора со шкивом или зубчатым колесом
  • двух грузиков, подвешенных на рычагах
  • двух тяг, соединяющих рычаги с муфтой
  • скользящей по валу муфты
  • коромысла, одним концом закреплённого в выемке муфты, а другим соединённого с тягой исполнительного механизма (например, регулятора подачи топлива).

История

Джеймс Ватт разработал своего первого губернатора в 1788 году по предложению своего делового партнера Мэтью Бултона . Это был конический маятниковый регулятор, и это была одна из последних новинок, которые Ватт применил для паровых двигателей. Джеймс Ватт никогда не утверждал, что центробежный регулятор является его собственным изобретением. Гигантская статуя губернатора Ватта стоит в Сметвике в английском Уэст-Мидлендсе . Он известен как губернатор флайбола.

Центробежные регуляторы также используются во многих современных часах с репозиторием, чтобы ограничить скорость движущегося поезда , чтобы репетир не работал слишком быстро.

Другой вид центробежного регулятора состоит из пары масс на шпинделе внутри цилиндра, при этом массы или цилиндр покрыты подушечками, что-то вроде барабанного тормоза . Это используется в подпружиненном проигрывателе и подпружиненном телефонном диске для ограничения скорости.

Принцип действия[править | править код]

  • Вращение вала двигателя передаётся через передачу на вал регулятора.
  • Во время вращения вала регулятора под действием центробежной силы грузики отклоняются от оси, причём чем быстрее вращается вал, тем дальше расходятся грузики. При этом рычаги взаимодействуют через тяги с муфтой и перемещают её по оси вала.
  • Поступательное движение муфты через коромысло передаётся на тягу, соединённую с механизмом управления подачей топлива таким образом, чтобы при повышении скорости вращения вала подача уменьшалась, а при уменьшении — увеличивалась.
  • Для обеспечения устойчивости движения требуется, чтобы муфта ходила с некоторым трением. Чем больше момент инерции двигателя, тем это трение должно быть выше. На мощных двигателях применяется демпфер[1].

История[править | править код]

Двигатель Болтона и Уатта 1788

  • Начиная с XVII века применяется для управления расстоянием и давлением между жерновами ветряных мельниц
  • В 1788 году Джеймс Уатт адаптирует регулятор для паровой машины, впоследствии центробежный регулятор часто именуют «регулятором Уатта»
  • В 1868 году выходит статья Дж. К. Максвелла «О регуляторах».
  • В 1876 году в работе И. А. Вышнеградского «О регуляторах прямого действия» решается актуальная проблема устойчивости работы системы «паровая машина — регулятор». По сути это становится началом российской школы инженерной автоматики и стимулом к глубоким теоретическим исследованиям в области устойчивости динамических систем, — страна становится ведущей в связанных областях на долгие годы.
  • В английском городе Сметик установлен огромный монумент в виде «регулятора Уатта».

Примечания[править | править код]

  1. Меркин Д. Р. Введение в теорию устойчивости движения. — М.: Наука, 1971. — с. 114.

См. также[править | править код]

  • Центробежный регулятор опережения зажигания

См. также

  • Центробежный регулятор опережения зажигания

Литература[править | править код]

  • Максвелл Д. К., Вышнеградский И. А., Стодола А. Теория автоматического регулирования (линеаризованные задачи), Редакция и комментарии Академика А. А. Андронова и член-корр. АН СССР И. Н. Вознесенского, Издательство Академии Наук СССР, 1949 год.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...