Регуляторы уровня жидкости и центробежный регулятор скорости вращения

С целью регулирования и управления состояниями объектов разрабатывались различные регуляторы. В 1765 г. И. И. Ползуновым впервые был изобретен регулятор уровня воды (рис. 2.4), затем в 1784 г. шотландский инженер Дж. Уатт создал центробежный регулятор скорости вращения (рис. 2.5).

Рис. 2.4. Принципиальная схема регулятора уровня воды:

1 — объект управления; 2 — поплавок — измерительный элемент; 3 — игла — исполнительный элемент; 4 —рычаг

Рис. 25. Схема центробежного регулятора скорости вращения:

1 — игла — исполнительный элемент; 2 — груз — измерительный элемент; 3 — пружина — чувствительный орган; 4 — муфта

Принцип действия регулятора уровня воды следующий: регулируемым (контролируемым) параметром является уровень жидкости Н₍₎ в резервуаре. Регулирующим воздействием является поток жидкости Q, который протекает по трубе и через проходное сечение в игольчатом клапане.

• 3 поступает в бак. Возмущающим воздействием является расход жидкости Q_v вытекающей из бака. В регуляторе имеется поплавок 2, соединенный с рычагом 4. С рычагом
• 4 связана игла 3. При изменении значения расхода жидкости (нагрузка), т. е. при нарушении баланса между и Q_r наблюдается отклонение уровня жидкости в баке от установившегося значения. В результате меняется положение поплавка 2, изменяется проходное сечение под иглой 3 и соответственно с этим изменяется поступления жидкости так, что снова восстанавливается исходный уровень. Если изменение уровня вызывается изменением нагрузки, то восстановление будет неполным. С увеличением нагрузки Q,_? для поддержания заданного уровня #₍₎ проходное сечение под иглой 3 переводится в новое положение. При этом рычаг 4 и поплавок 2 тоже занимают новое положение. Это положение отличается от исходного, т. е. появляется погрешность регулирования D_H = Н_{) — Н, которая называется статической погрешностью регулирования.

Принцип действия центробежного регулятора скорости вращения следующий. При увеличении скорости вращения механизма Д?/_ых скорость вращения вала AU_iix начинает расти. Под действием возросшей центробежной силы расходятся грузы 2, преодолевая силу пружины 3 чувствительного элемента регулятора, муфта 4 регулятора поднимается кверху из положения А в положение Л' и игла 1 опускается вниз из положения С в положение С'. Уменьшается подача топлива в двигатель и снижается скорость вращения вала двигателя. Таким образом, регулятор противодействует изменению регулируемой величины — скорости вращения и стремится стабилизировать ее значение.

Эти регуляторы до сих пор применяются в промышленности. Регуляторы уровня воды применяются сейчас в автомобильных карбюраторах. Центробежные регуляторы скорости вращения имеются в автомобильных дизельных двигателях, паровых турбинах, двигателях реактивных самолетов. Они предназначены для стабилизации режима работы.