1 misure di potenza. 2 pf xv ssjnm w== p c x rads wnm unità si watt
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11
MISURE DI MISURE DI
POTENZAPOTENZA
22
MISURE DI POTENZA MISURE DI POTENZA
PP FF x x vv ssss
JJNmNmWW == ==
PP CC x x radrad
ssWW NmNm
unità SI wattunità SI watt
33
MISURE DI LAVORO MISURE DI LAVORO
J=NmJ=Nm
EQUIVALENZA LAVORO CALOREEQUIVALENZA LAVORO CALORE
unità SI jouleunità SI joule
1 cal = 4.1868 J1 cal = 4.1868 J
LL PdtPdt
44
MACCHINAMACCHINA
UTILIZZATOREUTILIZZATORE
vv
um
WWmm=C=Cmmmm
WWuu=C=Cuuuu=-PD/2=-PD/2uu=-Pv=-Pv
D/2D/2uu=v=v
MOTOREMOTORE TRASMISSIONETRASMISSIONE
CCuumm
CCmm
uu DD
PP PP
55
CASO IDEALECASO IDEALE: MOTO A REGIME: MOTO A REGIME
WWmm+W+Wuu=0=0 CCmmmm=PD/2=PD/2uu
CASO REALECASO REALE: MOTO A REGIME: MOTO A REGIME
potenza perduta, in calore, nel trasferimento potenza perduta, in calore, nel trasferimento di potenza dal motore all’utilizzatoredi potenza dal motore all’utilizzatore
WWpp=Potenza perduta=Potenza perduta WWWW
== uuee
<1<1
66
CASO REALECASO REALE: MOTO A REGIME: MOTO A REGIME
WWpp=-(1-=-(1-)W)Wee WWee=W=Wmm
WWmm+W+Wp p +W+Wu u =0=0 CCmmmm=PD/2=PD/2uu
CC PDPDmm == // 22
WWpp=Potenza perduta=Potenza perduta WWWW
== uuee
<1<1
77
TRANSITORIOTRANSITORIO
JJmm
motoremotore
trasmissionetrasmissione
utilizzatoreutilizzatore
JJuu
W dEdtc E mv Jc 1
212
2 2
dEdt mva Jc
..
88
EQUAZIONE DI MOTO:TRANSITORIO EQUAZIONE DI MOTO:TRANSITORIO DI AVVIAMENTO (DI AVVIAMENTO (concordi)concordi)
WWmm+W+Wp p +W+Wuu- J- Jmm mmmm - J - Juu uuuu = 0 = 0.. ..
CCimim CCiuiu
CCmm= C= Cmm(())
MMUUTT
CCmmCCimim
CCuu CCiuiu
WWee = - (1- = - (1-) (C) (Cmmmm- C- Cininmm))
..
99
CCmm
WWmm
CCmm
WWmm
CURVE CARATTERISTICHECURVE CARATTERISTICHE
motoremotore
CCmm
WWuu
PD/2PD/2
utilizzatoreutilizzatore
CCmm
WWuu
f(f(22))
f(f(33))
combustione combustione internainterna
asincrono asincrono trifasetrifase
frenofreno
macchina a macchina a fluidofluido
1010
1111
MM
RR RR
CCmm , ,
CCii
PP
CCii
vv SSSS
UU
EE
WW
PUNTO DI REGIMEPUNTO DI REGIME
1212
MISURE DI MISURE DI
POTENZAPOTENZA
MISURE DI COPPIAMISURE DI COPPIA
MISURE DI VELOCITA’ MISURE DI VELOCITA’ ANGOLAREANGOLARE
1313
MISURE DI VELOCITA’ MISURE DI VELOCITA’ ANGOLAREANGOLARE
• dinamo tachimetricadinamo tachimetrica
• ruota dentata e captatore di ruota dentata e captatore di prossimità o magneticoprossimità o magnetico
• encoderencoder
1414
MISURE DI COPPIAMISURE DI COPPIA
• reazioni vincolarireazioni vincolari
• direttamente sull’alberodirettamente sull’albero
1515
QUANDO SI DEVONO MISURARE LE QUANDO SI DEVONO MISURARE LE POTENZEPOTENZE
macchina motricemacchina motrice
macchina operatricemacchina operatrice
• CollaudoCollaudo
• Determinazione Determinazione della curva della curva
caratteristicacaratteristica
• RendimentoRendimento
• RendimentoRendimento trasmissionetrasmissione
energia:energia:elettrica,elettrica,chimica,chimica,a fluidoa fluido
energia:energia:meccanicameccanica
1616
ESEMPI: BANCO DI PROVA PER ESEMPI: BANCO DI PROVA PER MOTORIMOTORI
motoremotore
frenofreno
amplificatoreamplificatore
trasduttoretrasduttore
1717
ESEMPI: BANCO DI PROVA PER ESEMPI: BANCO DI PROVA PER DIFFERENZIALIDIFFERENZIALI
amplificatoreamplificatore
trasduttoretrasduttore
differenzialedifferenziale
1818
ESEMPI: BANCO DI PROVA ESEMPI: BANCO DI PROVA PER MOTORIPER MOTORI
1919
MACCHINA MOTRICE: MACCHINA MOTRICE: determinazione della curva determinazione della curva caratteristicacaratteristica
SI UTILIZZA UN SI UTILIZZA UN FRENOFRENO
meccanicomeccanico
elettricoelettrico
fluidodinamicofluidodinamico
deve essere deve essere possibile variare possibile variare la sua curva la sua curva caratteristicacaratteristica
2020
SI MISURANO LE REAZIONISI MISURANO LE REAZIONI
FRENO MECCANICOFRENO MECCANICO
=cost.=cost.
CCff
cella di cella di caricocarico
RRbb
CCff=bR=bR
calorecalore
FF FF
calorecalore
calorecalore
=cost.=cost.
2121
CCff = W = Wff
= 1= 1
a regimea regime
CCff
FF
CCff=f(F)=f(F)
FF11
WWmm
WWff
FF22
FF33
regolazione regolazione 100%100%
regolazione 50%regolazione 50%
=cost=cost
FRENO MECCANICOFRENO MECCANICO
2222
SVANTAGGISVANTAGGI
• difficoltà smaltimento caloredifficoltà smaltimento calore
• vibrazionivibrazioni
• usurausura
VANTAGGIVANTAGGI
• semplicitàsemplicità
2323
FRENO ELETTRICOFRENO ELETTRICO
TIPOLOGIE PIU’ COMUNITIPOLOGIE PIU’ COMUNI
• DinamoDinamo
• Correnti parassiteCorrenti parassite
• Polveri magnetichePolveri magnetiche
2424
Coppia frenante funzione della corrente Coppia frenante funzione della corrente CCf f = f(I)= f(I)
Potenza dissipata in calore = RIPotenza dissipata in calore = RI2 2
FRENO ELETTRICOFRENO ELETTRICO
dinamodinamomotore in motore in
provaprova RIRI22
2525
circuito dicircuito dieccitazioneeccitazione
++---- -- ++++
MotoreMotore
MM
displaydisplay
dinamodinamotachimetricatachimetrica
sistema di sistema di pesi mobili per regolarepesi mobili per regolare
la coppia di reazionela coppia di reazione
bbstatorestatoreoscillanteoscillante
reostato direostato didissipazionedissipazione
2626
EE
RReccecc
VVeccecc
RRindindRRcaricocarico
II EERR RRindind caricocarico
EE kk RR RR II EEindind caricocarico 00 (( ))
k’k’ II k’k’VVRReccecceccecceccecc
CCff kk II kk EERR RRindind caricocarico
kk RR RRindind caricocarico 22 22
kk RR RR k’k’indind caricocarico
22 22 VVRReccecc
eccecc
22
22
2727
coppiacoppiafrenantefrenante
RReccecc crescente crescente
2828
StatoreStatore: montato su cuscinetti di : montato su cuscinetti di
supporto, contiene circuito supporto, contiene circuito
di eccitazione che produce di eccitazione che produce
un campo magnetico un campo magnetico
costantecostante
RotoreRotore: dentato: dentato
FRENO A CORRENTI FRENO A CORRENTI PARASSITEPARASSITE
2929
Il passaggio dei denti del rotore Il passaggio dei denti del rotore
provoca delle correnti parassite nello provoca delle correnti parassite nello
statore che da un lato generano un statore che da un lato generano un
campo magnetico frenante, dall’altro campo magnetico frenante, dall’altro
dissipano energia sotto forma di dissipano energia sotto forma di
calore asportata da un circuito di calore asportata da un circuito di
raffreddamento.raffreddamento.
3030
Un dinamometro posto tra statore e Un dinamometro posto tra statore e
telaio misura la forza di reazione.telaio misura la forza di reazione.
3131
FRENO A CORRENTI PARASSITEFRENO A CORRENTI PARASSITE
3232cella di caricocella di carico ruota tachimetricaruota tachimetrica
FRENO A CORRENTI PARASSITEFRENO A CORRENTI PARASSITE
3333
CARATTERISTICA DI UN FRENO A CARATTERISTICA DI UN FRENO A CORRENTI PARASSITECORRENTI PARASSITE
• le curve con percentuali diverse le curve con percentuali diverse indicano diversi gradi di eccitazioneindicano diversi gradi di eccitazione• adatto per velocità elevateadatto per velocità elevate
100%100%80%80%
60%60%40%40%
minmin-1-1nnnomnom
NmNmkWkW
3434
StatoreStatore: montato su cuscinetti di : montato su cuscinetti di supporto, contiene circuito supporto, contiene circuito di eccitazione che producedi eccitazione che produceun campo magnetico un campo magnetico costantecostante
RotoreRotore: dentato: dentato
FRENO A POLVERIFRENO A POLVERI
3535
Nel traferro sono presenti delle Nel traferro sono presenti delle polveri ferromagnetiche che si polveri ferromagnetiche che si addensano in funzione del addensano in funzione del cempo magnetico e producono cempo magnetico e producono una coppia frenante per attrito.una coppia frenante per attrito.
FRENO A POLVERIFRENO A POLVERI
3636
FRENO A POLVERIFRENO A POLVERI
3737
CARATTERISTICA DI UN FRENO A CARATTERISTICA DI UN FRENO A POLVEREPOLVERE
• le curve con percentuali diverse le curve con percentuali diverse indicano diversi gradi di eccitazioneindicano diversi gradi di eccitazione• adatto per velocità basseadatto per velocità basse
kWkW100%100%
80%80%
60%60%
40%40%
minmin-1-1nnnomnom
NmNm
3838
Accoppiando i due freni Accoppiando i due freni
precedentemente visti si ottiene un precedentemente visti si ottiene un
campo di utilizzo che va da velocità campo di utilizzo che va da velocità
molto basse fino a quelle più elevate molto basse fino a quelle più elevate
(velocità massime attorno ai 50000 (velocità massime attorno ai 50000
rpm)rpm)
3939
CURVA CARATTERISTICA DI UN CURVA CARATTERISTICA DI UN FRENO TANDEMFRENO TANDEM
(POLVERI E CORRENTI PARASSITE)(POLVERI E CORRENTI PARASSITE)
WBWB: : freno a correnti parassitefreno a correnti parassite
PBPB: : freno a polverifreno a polveri
WB + PBWB + PB
PBPB
WBWB
minmin-1-1
101011 101022 101033 101044 101055
NmNm
101011
101022
101000
4040
FRENI FLUIDODINAMICIFRENI FLUIDODINAMICI
WWff=Fv=Fv F=1/2 F=1/2 v v22 k S= 1/2 k S= 1/2 22rr2 2 krkr2 2 v = v = rr
dd ==1122WW
1122CC
rr krkr rr kk rrKK rrff == == ==
22 33 5522 55
CELLA DI CELLA DI CARICOCARICO
MOTOREMOTORE
SCARICO SCARICO REGOLABILEREGOLABILE
ACQUAACQUArr
4141
VANTAGGIVANTAGGI
SVANTAGGISVANTAGGI
• facile regolazione della potenza facile regolazione della potenza dissipabiledissipabile
• adatto a prove di lunga durataadatto a prove di lunga durata
• non produce vibrazioninon produce vibrazioni
• limite sul valore massimo di limite sul valore massimo di potenza dissipatapotenza dissipata
4242
Se le potenze sono molto grandi, Se le potenze sono molto grandi,
bisogna andare a misurare la bisogna andare a misurare la
coppia sull’albero motore collegato coppia sull’albero motore collegato
al suo utilizzatore (es. grosso al suo utilizzatore (es. grosso
motore marino)motore marino)
4343
MACCHINE OPERATRICIMACCHINE OPERATRICI
amplificatoreamplificatore
trasduttoretrasduttore
differenzialedifferenziale
4444
con le macchine operatrici il metodo più con le macchine operatrici il metodo più comune consiste nella misura della comune consiste nella misura della coppia trasmessa sull’alberocoppia trasmessa sull’albero
TORSIONETORSIONE
MMttMMtt
ll
M lGJ
tp
JJpp=momento =momento
polare di inerziapolare di inerzia
G=modulo di G=modulo di elasticità elasticità tangenzialetangenziale
4545
MISURE DI COPPIA MISURE DI COPPIA
possono essere effettuate con possono essere effettuate con trasduttori:trasduttori:
INDUTTIVIINDUTTIVI
A ESTENSIMETRIA ESTENSIMETRI
contatti striscianticontatti striscianti
trasformatore rotantetrasformatore rotante
telemetriatelemetria
4646
ESTENSIMETRI PER LA MISURA DELLA ESTENSIMETRI PER LA MISURA DELLA COPPIACOPPIA
4747
CONTATTI STRISCIANTI: CONTATTI STRISCIANTI:
SCHEMA ELETTRICOSCHEMA ELETTRICO
4848
ESTENSIMETRI: CONTATTI ESTENSIMETRI: CONTATTI STRISCIANTISTRISCIANTI
4949
TRASFORMATORE ROTANTETRASFORMATORE ROTANTE
5050
trasmettitoretrasmettitore
batteriabatteria
ricevitorericevitoreantennaantenna
TRASMISSIONE DATI CON TRASMISSIONE DATI CON TELEMETRIATELEMETRIA
5151
TRASDUTTORE INDUTTIVO-LVDTTRASDUTTORE INDUTTIVO-LVDT
5252
L’inserzione del torsiometro va fatta con L’inserzione del torsiometro va fatta con
attenzione perchè per migliorare la attenzione perchè per migliorare la
sensibilità l’albero, nella zona di misura, sensibilità l’albero, nella zona di misura,
spesso risulta più flessibile e questo è spesso risulta più flessibile e questo è
pericoloso in quanto può abbassare i pericoloso in quanto può abbassare i
valori delle velocità critiche torsionali.valori delle velocità critiche torsionali.
VELOCITA’ CRITICHE VELOCITA’ CRITICHE TORSIONALITORSIONALI
5353
JJ11JJ22
KK
J +K KJ
12 1f =
2 60nf
=
DD = diametro albero= diametro albero
JJ1 1 ,J,J22 = momenti di inerzia delle due masse di = momenti di inerzia delle due masse di
estremitàestremitàKK = costante torsionale dell’albero= costante torsionale dell’albero K
J Glp=
JpJp = momento di inerzia polare dell’albero= momento di inerzia polare dell’albero J Dp 4
32
5454
Un altro problema riguarda l’alloggiamento Un altro problema riguarda l’alloggiamento
sull’albero di batterie per alimentare il sull’albero di batterie per alimentare il
sensore o di dispositivi per la trasmissione sensore o di dispositivi per la trasmissione
radio del segnale di coppia torcente.radio del segnale di coppia torcente.
Questi elementi costituiscono uno Questi elementi costituiscono uno
squilibrio che può eccitare le velocità squilibrio che può eccitare le velocità
critiche flessionali.critiche flessionali.
VELOCITA’ CRITICHE FLESSIONALIVELOCITA’ CRITICHE FLESSIONALI
5555
cost =f(vincolo)cost =f(vincolo)
E=modulo di elasticità E=modulo di elasticità
Kmf = EJK l= cost nn
3
D 4
64Jnn=
5656
INSERZIONE DEL TORSIOMETROINSERZIONE DEL TORSIOMETRO
FLOTTANTEFLOTTANTE
5757
PROBLEMI CONNESSI PROBLEMI CONNESSI ALL’INSERZIONE DEL TORSIOMETROALL’INSERZIONE DEL TORSIOMETRO
5858
TARATURATARATURA
5959
GERARCHIA DI TARATURAGERARCHIA DI TARATURA
Istituto nazionale di metrologiaIstituto nazionale di metrologiaI.M.G.C. COLONNETTI - TorinoI.M.G.C. COLONNETTI - Torino
Centri SITCentri SIT
LaboratoriLaboratori
Il certificato di taratura deve dimostrare la Il certificato di taratura deve dimostrare la catena di riferibilitàcatena di riferibilità