MISURE DI POTENZA

MISURE DI POTENZA P F   x v s J Nm W = unità SI watt P C  x  rad s

MISURE DI LAVORO EQUIVALENZA LAVORO CALORE L Pdt   J=Nm unità SI joule EQUIVALENZA LAVORO CALORE 1 cal = 4.1868 J

   MACCHINA Wm=Cmm Wu=Cuu=-PD/2u=-Pv D/2u=v Cu m u  D Cm MOTORE TRASMISSIONE Cu m Cm u  D P  u   m v Wm=Cmm Wu=Cuu=-PD/2u=-Pv UTILIZZATORE D/2u=v

CASO IDEALE: MOTO A REGIME Wm+Wu=0 Cmm=PD/2u CASO REALE: MOTO A REGIME potenza perduta, in calore, nel trasferimento di potenza dal motore all’utilizzatore W  = u e <1 Wp=Potenza perduta

  C PD = / 2 CASO REALE: MOTO A REGIME Wp=Potenza perduta W  = <1 Wp=Potenza perduta Wp=-(1-)We We=Wm Wm+Wp +Wu =0 Cmm=PD/2u   C PD m = / 2

E mv J c  1 2  W dE dt   dE dt mva J c   . c TRANSITORIO Jm motore trasmissione utilizzatore Ju E mv J c  1 2  W dE dt c   dE dt mva J c   .

EQUAZIONE DI MOTO:TRANSITORIO DI AVVIAMENTO (concordi) . Wm+Wp +Wu- Jm mm - Ju uu = 0 . Cim Ciu We = - (1-) (Cmm- Cinm) Cm Cim M T U Cu Ciu Cm= Cm()

CURVE CARATTERISTICHE asincrono trifase combustione interna Cm Wm Cm Wm motore   freno Cm Wu Cm Wu f(2) f(3)  utilizzatore macchina a fluido PD/2 

E W  PUNTO DI REGIME P Ci v S  U M R Cm ,  Ci

MISURE DI VELOCITA’ ANGOLARE MISURE DI COPPIA MISURE DI POTENZA MISURE DI VELOCITA’ ANGOLARE

MISURE DI VELOCITA’ ANGOLARE dinamo tachimetrica ruota dentata e captatore di prossimità o magnetico encoder

MISURE DI COPPIA reazioni vincolari direttamente sull’albero

QUANDO SI DEVONO MISURARE LE POTENZE macchina motrice Rendimento Collaudo energia: elettrica, chimica, a fluido Determinazione della curva caratteristica energia: meccanica macchina operatrice Rendimento trasmissione

ESEMPI: BANCO DI PROVA PER MOTORI motore freno amplificatore trasduttore

ESEMPI: BANCO DI PROVA PER DIFFERENZIALI amplificatore trasduttore differenziale

ESEMPI: BANCO DI PROVA PER MOTORI

MACCHINA MOTRICE: SI UTILIZZA UN FRENO determinazione della curva caratteristica meccanico SI UTILIZZA UN FRENO elettrico deve essere possibile variare la sua curva caratteristica fluidodinamico

FRENO MECCANICO SI MISURANO LE REAZIONI F F calore calore =cost. Cf=bR calore Cf calore cella di carico calore R b =cost.

FRENO MECCANICO a regime Cf  = Wf = 1 regolazione 100% Wm Cf=f(F) =cost  = 1 regolazione 50%

VANTAGGI semplicità SVANTAGGI difficoltà smaltimento calore vibrazioni usura

FRENO ELETTRICO TIPOLOGIE PIU’ COMUNI Dinamo Correnti parassite Polveri magnetiche

FRENO ELETTRICO RI2 Coppia frenante funzione della corrente Cf = f(I) dinamo motore in prova RI2 Coppia frenante funzione della corrente Cf = f(I) Potenza dissipata in calore = RI2

pesi mobili per regolare circuito di eccitazione sistema di pesi mobili per regolare la coppia di reazione - + - + - + b statore oscillante dinamo tachimetrica M Motore reostato di dissipazione display

Rcarico Recc Rind E Vecc E k   R I E    ( ) I E R       k’ ( ) I E R ind carico       k’ I V R ecc Cf k I E R ind carico       2    k R k’ ind carico 2 V ecc 

coppia frenante Recc crescente 

FRENO A CORRENTI PARASSITE Statore: montato su cuscinetti di supporto, contiene circuito di eccitazione che produce un campo magnetico costante Rotore: dentato

Il passaggio dei denti del rotore provoca delle correnti parassite nello statore che da un lato generano un campo magnetico frenante, dall’altro dissipano energia sotto forma di calore asportata da un circuito di raffreddamento.

Un dinamometro posto tra statore e telaio misura la forza di reazione.

FRENO A CORRENTI PARASSITE

FRENO A CORRENTI PARASSITE cella di carico ruota tachimetrica

CARATTERISTICA DI UN FRENO A CORRENTI PARASSITE 100% 80% 60% 40% min-1 nnom Nm kW le curve con percentuali diverse indicano diversi gradi di eccitazione adatto per velocità elevate

FRENO A POLVERI Statore: montato su cuscinetti di supporto, contiene circuito di eccitazione che produce un campo magnetico costante Rotore: dentato

FRENO A POLVERI Nel traferro sono presenti delle polveri ferromagnetiche che si addensano in funzione del cempo magnetico e producono una coppia frenante per attrito.

FRENO A POLVERI

CARATTERISTICA DI UN FRENO A POLVERE kW 100% 80% 60% 40% min-1 nnom Nm le curve con percentuali diverse indicano diversi gradi di eccitazione adatto per velocità basse

Accoppiando i due freni precedentemente visti si ottiene un campo di utilizzo che va da velocità molto basse fino a quelle più elevate (velocità massime attorno ai 50000 rpm)

CURVA CARATTERISTICA DI UN FRENO TANDEM (POLVERI E CORRENTI PARASSITE) WB + PB PB WB min-1 101 102 103 104 105 Nm 100 WB: freno a correnti parassite PB: freno a polveri

FRENI FLUIDODINAMICI Wf=Fv F=1/2  v2 k S= 1/2  2r2 kr2 v = r = 1 2 CELLA DI CARICO MOTORE SCARICO REGOLABILE ACQUA r  Wf=Fv F=1/2  v2 k S= 1/2  2r2 kr2 v = r d = 1 2 W  C r kr k K f   3 5

VANTAGGI SVANTAGGI facile regolazione della potenza dissipabile adatto a prove di lunga durata non produce vibrazioni SVANTAGGI limite sul valore massimo di potenza dissipata

Se le potenze sono molto grandi, bisogna andare a misurare la coppia sull’albero motore collegato al suo utilizzatore (es. grosso motore marino)

MACCHINE OPERATRICI amplificatore trasduttore differenziale

Jp=momento polare di inerzia G=modulo di elasticità tangenziale con le macchine operatrici il metodo più comune consiste nella misura della coppia trasmessa sull’albero TORSIONE   M l GJ t p Mt Mt  Jp=momento polare di inerzia G=modulo di elasticità tangenziale l

possono essere effettuate con trasduttori: MISURE DI COPPIA possono essere effettuate con trasduttori: contatti striscianti trasformatore rotante A ESTENSIMETRI telemetria INDUTTIVI

ESTENSIMETRI PER LA MISURA DELLA COPPIA

CONTATTI STRISCIANTI: SCHEMA ELETTRICO

ESTENSIMETRI: CONTATTI STRISCIANTI

TRASFORMATORE ROTANTE

TRASMISSIONE DATI CON TELEMETRIA trasmettitore batteria ricevitore antenna

TRASDUTTORE INDUTTIVO-LVDT

VELOCITA’ CRITICHE TORSIONALI L’inserzione del torsiometro va fatta con attenzione perchè per migliorare la sensibilità l’albero, nella zona di misura, spesso risulta più flessibile e questo è pericoloso in quanto può abbassare i valori delle velocità critiche torsionali.

J1 J2 K 1 K K f f = + n = 2  J J 60 1 2 J1 ,J2 = momenti di inerzia delle due masse di estremità K = costante torsionale dell’albero K J G l p = 4  D Jp = momento di inerzia polare dell’albero J p  32 D = diametro albero

VELOCITA’ CRITICHE FLESSIONALI Un altro problema riguarda l’alloggiamento sull’albero di batterie per alimentare il sensore o di dispositivi per la trasmissione radio del segnale di coppia torcente. Questi elementi costituiscono uno squilibrio che può eccitare le velocità critiche flessionali.

K m f = EJ K l = cost D  64 J = cost =f(vincolo) nn 3 cost =f(vincolo) D  4 64 J nn = E=modulo di elasticità

INSERZIONE DEL TORSIOMETRO FLOTTANTE

PROBLEMI CONNESSI ALL’INSERZIONE DEL TORSIOMETRO

TARATURA

Istituto nazionale di metrologia I.M.G.C. COLONNETTI - Torino GERARCHIA DI TARATURA Istituto nazionale di metrologia I.M.G.C. COLONNETTI - Torino Centri SIT Laboratori Il certificato di taratura deve dimostrare la catena di riferibilità