Bộ điều tốc quả văng tự giảm tốc máy khi quay quá nhanh bằng cách nào?
Vật lý 10 · Khám phá mở rộng
Các quả gắn trên cơ cấu quay thay đổi vị trí khi tốc độ thay đổi. Liên kết cơ học biến chuyển động ấy thành tác động lên phần cấp năng lượng, chẳng hạn giảm hơi vào động cơ khi nó quay nhanh hơn. Máy tự phản hồi từ trạng thái đang có, thay vì cần người theo dõi từng vòng.
Tốc độ được biến thành một vị trí
Trong một bố trí quả văng, trục điều tốc quay cùng hệ dẫn động. Các quả chuyển động tròn và vị trí của tay đòn được quyết định bởi lực, tốc độ và ràng buộc của cơ cấu. Khi tốc độ tăng, trạng thái cân bằng đổi, làm các quả dịch ra ngoài trong thiết kế đang xét.
Không cần diễn đạt rằng có một lực thật mới xuất hiện trong mọi hệ quy chiếu. Có thể theo dõi lực của liên kết và yêu cầu tạo chuyển động tròn; nếu dùng lực ly tâm thì phải nói đang mô tả trong hệ quay.
Một vòng phản hồi được đóng bằng cơ khí
Liên kết tới van biến vị trí quả thành thay đổi đường cấp hơi. Nhanh lên làm giảm đầu vào, giúp tốc độ có xu hướng giảm. Chậm đi có thể cho phép đầu vào tăng trở lại. Chuỗi tốc độ–vị trí–van–tốc độ tạo một vòng phản hồi.
Hình dung máy đang kéo một tải thay đổi: tải nhẹ đi có thể làm máy tăng tốc. Điều tốc không cần biết tên tải; nó nhận biểu hiện qua chuyển động quay rồi đáp ứng theo cách đã thiết kế.
Điều chỉnh năng lượng khác phanh trực tiếp
Trong ví dụ máy hơi nước, quả văng không phải má phanh ép vào trục để tiêu tán toàn bộ năng lượng dư. Nó điều khiển mức cấp hơi. Nguồn vận hành vẫn cần nhiên liệu hoặc nguồn nhiệt của hệ, chứ không phải quả quay tự cấp năng lượng mãi.
Cơ cấu thực có độ trễ, ma sát và đặc tính điều chỉnh. Một số trường hợp có thể dao động quanh trạng thái mong muốn; không phải mọi bộ điều tốc giữ tốc độ đúng tuyệt đối với mọi tải. Cũng có nhiều kiểu điều tốc khác nhau, nên hình hai quả cầu chỉ là một cấu hình tiêu biểu.
Ghi nhớ: Cảm nhận tốc độ bằng vị trí cơ học, rồi tác động ngược lên đầu vào. Phản hồi tự động không nhất thiết phải bắt đầu từ một bộ xử lý điện tử.
Đọc thêm
- Watt tách bộ ngưng tụ khỏi xi lanh để giảm hao phí nhiệt như thế nào?
- Lực hướng tâm và lực ly tâm: vì sao phải nói rõ hệ quy chiếu?