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