MISURE DI POTENZA.

Presentazione sul tema: "MISURE DI POTENZA."— Transcript della presentazione:

1 MISURE DI POTENZA

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

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

4    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

5 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

6   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

7 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   .

8 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()

9 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 

10

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

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

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

14 MISURE DI COPPIA reazioni vincolari direttamente sull’albero

15 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

16 ESEMPI: BANCO DI PROVA PER MOTORI
motore freno amplificatore trasduttore

17 ESEMPI: BANCO DI PROVA PER DIFFERENZIALI
amplificatore trasduttore differenziale

18 ESEMPI: BANCO DI PROVA PER MOTORI

19 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

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

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

22 VANTAGGI semplicità SVANTAGGI difficoltà smaltimento calore vibrazioni usura

23 FRENO ELETTRICO TIPOLOGIE PIU’ COMUNI Dinamo Correnti parassite
Polveri magnetiche

24 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

25 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

26 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 

27 coppia frenante Recc crescente 

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

29 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.

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

31 FRENO A CORRENTI PARASSITE

32 FRENO A CORRENTI PARASSITE
cella di carico ruota tachimetrica

33 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

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

35 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.

36 FRENO A POLVERI

37 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

38 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 rpm)

39 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

40 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

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

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

43 MACCHINE OPERATRICI amplificatore trasduttore differenziale

44 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

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

46 ESTENSIMETRI PER LA MISURA DELLA COPPIA

47 CONTATTI STRISCIANTI:
SCHEMA ELETTRICO

48 ESTENSIMETRI: CONTATTI STRISCIANTI

49 TRASFORMATORE ROTANTE

50 TRASMISSIONE DATI CON TELEMETRIA
trasmettitore batteria ricevitore antenna

51 TRASDUTTORE INDUTTIVO-LVDT

52 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.

53 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

54 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.

55 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

56 INSERZIONE DEL TORSIOMETRO
FLOTTANTE

57 PROBLEMI CONNESSI ALL’INSERZIONE DEL TORSIOMETRO

58 TARATURA

59 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