گاورنر یا تنظیم کننده دور موتور چیست ؟
گاورنر یا تنظیم کننده دور موتور چیست ؟
«گاورنر»یا تنظیم کننده دور موتور و یا بطور کلی «کنترل کننده» دستگاهی است که برای تنظیم سرعت هر نوع ماشینی مانند موتور، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مثال سنتی از این گاورنرها، کنترل گر گریز از مرکز است که تحت عنوان کنترل گر Watt یاflywheel در موتور بخار پیستونی شناخته می شود.
این دستگاه با استفاده از تاثیرِ نیروی گریز از مرکز بر وزن چرخشی ناشی از خروجی موتور، می تواند سرعت آن را با تغییر جریان ورودی بخار تنظیم کند.
تاریخچه
گاورنرهای گریز از مرکز از قرن 17 به بعد می توانستند فاصله و فشار بین سنگ‌های آسیاب را در آسیاب‌های بادی تنظیم کنند.
اولین موتورهای بخار از یک حرکت نواسانی برای پمپاژ آب استفاده می‌کردند، که عملکردی بود که تغییرات و لرزش را در سرعت تحمل می‌کرد.
بعد از اینکه مهندس اسکاتلندی، جیمز وات موتور بخار چرخشی را برای به حرکت درآوردن ماشین آلات کارخانه ای معرفی کرد، حفظِ یک سرعت متوسط عملکرد ضروری بنظر می‌رسید.
بین سالهای 1775 تا 1800، وات به همراهی متیو بولتون صنعتگر، بیش از 500 موتور چرخشی بخار را تولید کرد.
در مرکز این موتورها، گاورنر «آونگ مخروطی» شکلی قرار داشت که طراحی شده توسط وات بود و شامل یک مجموعه توپ های چرخنده می شد.
این دستگاه که توسط بازوهای پیوندی به یک دوک عمودی متصل می‌شد و وزن تمامی توپها عملیات کنترل کنندگی را انجام می‌داد.
پایۀ نظری برای عملکرد گاورنرها توسط جیمز کلارک مکسول در سال 1868 در مقالۀ تاثیرگذارِ او تحت عنوان «دربارۀ گاورنرها» معرفی شد.
با توجه به طراحیِ وات، مهندس آمریکایی ویلارد گیبز (Willard Gibbs) که در سال 1872 آونگ مخروطیِ وات را از جنبۀ نظری و تعادل انرژی ریاضی مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.
گیبز طی سالهای تحصیل در دانشگاهYale ، مشاهده کرد که عملکرد ابزار در عمل تحت تاثیر معایبِ تنش و تمایل به کنترل تغییرات در سرعت است.
گیبز معتقد بود که، مانند تعادل گاورنر سادۀ وات (که به تعادل بین دو گشتاور وابسته است: یکی بعلت وزن “توپها” و دیگری بعلت چرخش آنها) تعادل ترمودینامیک برای تولید هرگونه تولید سیستم ترمودینامیکی، بستگی به تعادل بین این دو عامل دارد.
اولین عامل، انرژی حرارتی مربوط به مادۀ واسطه است
و دومین عامل انرژی کار انجام شده توسط مادۀ واسطه است.
در این مورد مادۀ واسطه بخار است.
این تحقیقات نظری در سال 1876 در مقالۀ معتبر گیبز بنام «دربارۀ تعادل مواد نامتقارن» به چاپ رسید و در ساخت گاورنر گیبز هم بکار رفت.
این فرمول بندی‌ها امروزه در علوم طبیعی بسیار رایج هستند و تحت عنوان فرمول تعادل آزاد گیبز نامیده می شوند که برای تعیین تعادل عکس العمل های شیمایی بکار می‌رود و در برخی موارد تعادل گیبز هم نامیده می شود.
محدود کننده‌های سرعت یا گاورنرها
گاورنرها می توانند برای محدود کردن سرعت بالا در وسایل مورد استفاده قرار گیرند و برای برخی از انواع وسایل، این ابزار دارای الزامات قانونی هم هستند.
می توان از آنها برای کنترل سرعت چرخشی موتور احتراق داخلی استفاده کرد و یا برای محافظت از آسیب‌های سرعت چرخشی بیش از حد، بهره برد.
موتورهای کوچک
موتورهای کوچک که برای قدرت بخشیدن به موتور های چمن زنی، ژنراتور گازی خانگی، تراکتورهای چمن‌زار و یا باغ مورد استفاده قرار می‌گرفتند، مجهز به یک گاورنر هستند.
گاورنری که سوخت موتور را در سرعت مطمئنۀ بالا، مخصوصا در زمان تخلیه، محدود کند تا به یک سرعت تقریبا ثابت علارغم تمامی تغییرات در زمان تخلیه برسد.
در مورد کاربردهای گاورنر در ژنراتور گازی، سرعت موتور باید به شدت کنترل شود تا تناوب ژنراتور بطور معقولی ثابت بماند. گاورنر های موتور کوچک یکی از این سه نوع هستند:
گاورنر بادی
مکانیسم گاورنر، جریان هوا را از دمندۀ چرخ لنگر شناسایی می‌کند و موتور را با باد سرد خنک می‌کند.
طراحیِ معمول شامل ورقۀ هوای جمع شده در دمندۀ موتور است و به محور دریچۀ گاز متصل است. یک فنر، دریچۀ گاز را می‌کشد تا باز شود و همانطور که موتور سرعت می‌گیرد
جریان هوای افزایش یافته از دمنده، ورقۀ هوا را به عقبِ فنر می راند و دریچۀ گاز را تقریبا می‌بندد. در نهایت یک نقطۀ تعادل ایجاد می‌شود که در آن موتور با سرعت ثابت حرکت می‌کند.
گاورنر های بادی طراحی ساده ای دارند و برای تولید هم کم هزینه هستند.
اگرچه سرعت موتور را تنظیم نمی‌کنند و تحت تاثیر چگالی هوا و شرایط بیرونی هستند که ممکن است جریان هوا را تحت تاثیر قرار دهد.
گاورنر گریزنده از مرکز
یک مکانیسم سبک موتور، به دریچۀ گاز متصل است و با یک فنر مانند گاورنرهای بادی کار می‌کند که منجر به عملکرد مشابه‌ی هم می‌شود.
گاورنر گریزنده از مرکز طراحی پیچیده تری به نسبت گاورنرهای بادی دارد.
اگرچه که طراحی گاورنر گریز از مرکز وابسته به تغییرات سرعت است و در عین حال با موتورهایی که در زمان تخلیه نوساناتِ بیشتری دارند سازگارتر است.
گاورنر الکترونیکی
یک موتور ِفرمان که به دریچۀ گاز متصل است و توسط بخش الکترونیکی کنترل می‌شود که سرعت موتور را با محاسبۀ پالس‌های الکترونیکی سیستم احتراق یا پیکاپ مغناطیسی محاسبه می‌کند.
تناوب این پالس‌ها بطور مستقیم با سرعت موتور تغییر می‌کنند و به بخش کنترل اجازه می‌دهد که ولتاژ متناسبی را با توجه به سرعت موتور تنظیم کند.
با توجه به حساسیت و عکس العمل سریع به تغییرات سرعت، گاورنرهای الکترونیکی اغلب به موتور ژنراتور‌های گازی مربوط هستند
و برای قدرتمند کردن سخت افزار کامپیوتری مورد استفاده قرار می‌گیرند و تناوب خروجی ژنراتور باید بین محدودۀ خاصی باشد تا از اختلالات در عملکرد جلوگیری شود.