Modalità di funzionamento del regolatore di velocità

Il regolatore di velocità è un dispositivo di regolazione automatico utilizzato per ridurre le fluttuazioni di velocità non periodiche di alcune macchine. Può mantenere la velocità della macchina a un valore costante o vicino al valore impostato. A differenza dei motori elettrici, turbine, turbine a vapore, turbine a gas e motori a combustione interna non possono adattarsi automaticamente alle proprie variazioni di carico. Pertanto, quando il carico cambia, le unità da esse azionate perderanno stabilità. Tali unità devono essere dotate di un regolatore di velocità in modo che possano stabilire una relazione adattiva tra carico e fornitura di energia in qualsiasi momento al variare del carico e di altre condizioni, in modo da garantire il normale funzionamento dell'unità. La teoria e la progettazione del regolatore di velocità sono il contenuto di ricerca della dinamica meccanica. Esistono molti tipi di regolatori di velocità. Tra questi, il più ampiamente utilizzato è il regolatore di velocità centrifugo meccanico. I regolatori di velocità con generatori tachimetrici o altri dispositivi elettronici come sensori sono stati ampiamente utilizzati in vari settori industriali.
Il regolatore di velocità deve soddisfare le condizioni di stabilità:
① Quando la velocità dell'unità devia dal valore impostato, il regolatore di velocità può effettuare un'azione di risposta corrispondente e, allo stesso tempo, deve esserci una forza di ripristino costante per ripristinare il regolatore di velocità al suo stato iniziale. La molla nel regolatore di velocità centrifugo è la parte che genera la forza di ripristino. Tale regolatore di velocità è chiamato regolatore di velocità staticamente stabile. Tuttavia, un regolatore di velocità staticamente stabile può anche subire instabilità dinamica durante il processo di regolazione. Quando l'azione di regolazione è eccessiva e si verifica una regolazione inversa, l'azione di regolazione effettiva formerà un processo di oscillazione. Un regolatore di velocità che può attenuare rapidamente l'oscillazione è chiamato regolatore di velocità dinamicamente stabile, altrimenti è un regolatore di velocità dinamicamente instabile, che non può garantire il normale funzionamento della macchina.
② Aggiungere smorzamento al sistema di regolazione è un modo per migliorare la stabilità dinamica. Lo smorzamento nel sistema di regolazione, come l'attrito nella coppia cinematica, fa sì che il regolatore di velocità abbia una certa insensibilità, ovvero quando la velocità dell'albero controllato devia leggermente dal valore impostato, il regolatore di velocità non produce un'azione corrispondente. L'insensibilità di un regolatore di velocità meccanico è generalmente circa l'1% del suo valore impostato. Un regolatore di velocità con una sensibilità troppo elevata produrrà anche azioni di regolazione inappropriate a causa di fluttuazioni periodiche della velocità durante il normale funzionamento dell'unità.
Il regolatore di velocità è utilizzato per mantenere stabile la velocità del motore diesel. Durante il cambio di carico del motore diesel, la sua velocità cambierà di conseguenza. Quando la velocità diminuisce, se il regolatore non viene regolato, il motore diesel alla fine si fermerà; quando la velocità aumenta, se il regolatore non funziona, il motore diesel alla fine non sarà in grado di resistere alla forza centrifuga eccessiva e verrà danneggiato. La funzione del regolatore è quella di mantenere stabile la velocità del motore diesel. Inoltre, il regolatore può anche mantenere le velocità minima e massima del motore diesel per evitare che il motore si spenga a basse velocità e "scappi" ad alte velocità, causando danni meccanici.