Fliehkraftregler
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Der Fliehkraftregler ist ein Maschinenelement, welches die Fliehkraft zur Regelung der Drehzahl einer Maschine nutzt.
Er wurde 1788 von James Watt in den allgemeinen Maschinenbau eingeführt. James Watt benutzte den Fliehkraftregler, um die Arbeitsgeschwindigkeit der von ihm verbesserten Dampfmaschine konstant zu halten. Die Dimensionierung (Dynamik des Einschwingverhaltens, Schwingungsneigung und Regelcharakteristik) der Fliehkraftregler für diese Aufgabe war die Geburtsstunde der modernen, mathematischen Regelungstechnik.[1] Zuvor waren Fliehkraftregler bereits bei Mühlen für den gleichen Zweck verwendet worden.
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[Bearbeiten] Funktion und Bauarten
[Bearbeiten] Gewichtskraft als Gegenkraft
Die frühe Bauform zur Regelung an Dampfmaschinen wurde über einen Riemen angetrieben, sie nutzte die Gewichtskraft als rückstellende Kraft. In Ruhe ist die Drosselklappe der Dampfleitung zur Dampfmaschine vollständig geöffnet. Mit Bewegung des Kolbens der Dampfmaschine beginnt der Fliehkraftregler sich zu drehen. Durch diese Drehung werden die zwei Gewichte (z.B. aus Gusseisen) durch die Fliehkraft immer weiter gegen die Schwerkraft nach oben und außen gezogen. Über einen Gelenk- und Hebelmechanismus wird in der Dampfleitung der Maschine eine Drosselklappe betätigt, die die Zufuhr des Dampfes zur Maschine verringert. Die Maschine läuft daraufhin langsamer, bis sich ein stabiler Zustand bzw. eine konstante Drehzahl einstellt. Diese Anordnung ist ein Beispiel für einen Regelkreis mit negativer Rückkopplung (Je schneller die Maschine läuft, desto weniger Dampf wird ihr zur Verfügung gestellt). Problematisch ist die Konstruktion durch den Antriebsriemen: Gibt es keine Übertragung des Geschwindigkeitssignals von der Welle auf den Regler, öffnet dieser die Dampfzufuhr vollständig, die Dampfmaschine läuft mit maximaler Drehzahl, bis sie entweder notabgeschaltet wird oder sich selbst zerstört.
[Bearbeiten] Feder als Gegenkraft
Insbesondere zum Erreichen einer lageunabhängigen Funktion verwendete man später meist Federn als Rückstellkraft.
Beispiele:
- Wählscheibe an älteren Telefonen: diese dreht sich fliehkraftgeregelt zurück, um die Impulsfolge der Wählimpulse konstant zu halten; der Regler arbeitet auf eine kleine Trommelbremse.
- Fliehkraftregler mit Kontakten auf der Ankerwelle von Gleichstrommotoren (insbesondere Reihenschlussmotoren): die Kontakte geben über Schleifringe im Stromkreis einen Vorwiderstand frei und halten die Drehzahl konstant. Hierdurch wird das hohe Anlaufdrehmoment erhalten.
[Bearbeiten] Referenzen
- ↑ James Clerk Maxwell: On Governors. In: Proceedings of the Royal Society of London. 16, 1868, S. 270-283
