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Progettazione Banco Prova Motori


Piero Tozzi

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Salve a tutti ragazzi, sono uno studente di ingegneria informatica e dell'automazione e sto lavorando ad un progetto per il tirocinio. L'obiettivo è quello di tracciare delle linee guida per costruire un banco prova motori per motori da trazione di veicoli leggeri. Sto studiando un banco prova già presente qui all'università (AMT320W) e non riesco a capire come, con la cella di carico, riesca a misurare la coppia in maniera indiretta. Avete qualche idea di come faccia? Inoltre il banco (Mod. 4220/60) è dotato di un freno ad isteresi che applica una coppia frenante che va da 0 Nm a 6Nm regolabile da software. Come viene regolata questa coppia a livello circuitale? Il freno è controllato in corrente? In tensione?

Grazie mille per la pazienza e grazie in anticipo.

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per caso Ti riferisci al freno Pasqualini ?

Se è lui, certo che si controlla in corrente, più gliene dai, e più frena.

Molto grossolanamente (poichè il pasqualini ha anche una bilancia applicata per misurare la coppia) io ne costruii uno per testare gli azionamenti al banco fornendo un carico meccanico variabile al motore asservito dagli azionamenti medesimi.

Questo perchè, quando riparavo un inverter o un azionamento per motori DC, magari in laboratorio col motore a "vuoto" funzionavano, ma poi una volta rimontati sulla macchina (col carico meccanico applicato al motore) emergevano i problemi di una riparazione non eseguita bene.

Così, mi realizzai un carico variabile meccanico, da applicare ai motori di cui dovevo eseguire il test ai loro azionamenti, mettendoli pure sotto stress.

Altro non si trattava che di un motore asincrono alimentato da una tensione continua variabile da 0 fino a 190 volt, con amperometro in serie per tenere d'occhio la corrente, e poi, più gli alzavo la tensione (e quindi la corrente) e più questi frenava.

(avevo trasformato in un'enorme elettrocalamita quello che in corrente alternata sarebbe stato un motore)

Ovvio che superato il limite di saturazione magnetica, tutto ciò che doveva divenire coppia resistente (frenante) si trasformava in calore.

Il suo albero poi, lo collegavo meccanicamente all'albero motore del motore a cui dovevo testare l'inverter o l'azionamento, ed ecco messo sotto carico (anche variabile a piacimento) il motore da testare.

Saluti

Mirko

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Grazie Mirko per la risposta!

Da quello che mi hai detto e leggendo le caratteristiche del freno Pasqualini, posso intuire che quindi la cella di carico presente nel banco prova è utilizzata come "bilancia"...sbaglio?

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Non riesco a capire il legame che c'è tra il freno, che misura la coppia frenante (che va da 0 a 6 Nm) e la cella di carico che dovrebbe tecnicamente misurare la coppia del motore...

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Beh...se la coppia frenante (resistente) è uguale alla coppia motrice, il motore collegato al freno.....gira :smile: "

Misurando la "frenante" hai la "motrice"; infatti la relazione recita :

CM = CR

Non va inteso strettamente come "FRENO" nel senso del termine, poichè un freno come lo conosciamo nel detto comune, ha lo scopo di fermare ciò che è in moto; ma va inteso come carico meccanico.

Carico meccanico applicato all'albero, e nella fattispecie un carico variabile.

Saluti

Mirko

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Più che un banco prova si tratta di un dinamometro.

Se devi realizzare uno strumento di misura serio e certificabile le vie da seguire sono 2:

  1. Uso di un torsiometro da apllicare tra motore in prova e motore freno; questo tipo è misura si usa spesso nelle fabbriche costruttrici di motori endotermici.
  2. Uso di un motore basculante con braccio calibrato e cella dicarico.

Mentre per il primo sistema non sono necessarie ulteriori spiegazioni, almeno presumo, per il secondo è necessaria forse cqualche spiegazione.

Il motore basculante è un motore, generalmente in continua, il cui statore è sospeso da un supporto con cuscinetti il cui attrito risulta essere trascurabile. Anche i cavi di alimentazione sono costruiti e posizionati in modo tale da non dare ostacolo alla libera oscillazione del motore.

QUando il motore sviluppa una coppia motrice o frenante, lo statore tende a ruotare con una coppia di segno inverso.

Se il motore dispone di un braccio calibrato, la cui distanza dal centro di rotazione sia nota e calibrata, è possiible misurare la coppia e calibrare il sistema con precisione elevatissima.

Supponiamo che la lunghezza del braccio si pari ad un metro, poneneddo dei pesi di valore noto ad un'estremità si misurerà direttamente la coppia in kgm. In pratica si aggiunge o si toglie peso sino a quando la posizione dello statore torna in posizione neutra.

Agganciando una cella che lavori per pressione e trazione all'estremità dell'asta di misura si effettuerà anche una misura dinamica della variazione della coppia durante il funzionamento.

Con un motore in continua poi è possibile misurare la coppia usando la funzione di trasferimento tipica Cm = K*Ia Il problema, per una misura precisa, è dato dal fatto che la costante k è costante.....variabile. Ovvero è costante nel breve periodo ma tende a viariare quando mutano le condizioni ambientali del motore. Però usando la bilancia e/o la cella di carico, è possibile effettuare la misura della effettiva costante. In questo modo è possibilee verificare la coppia erogata dall'unità in prova e programmare la resistenza da applicare all'unità in prova per compiere determinati cicli di funzionamento; così da verificarne cosumi ed emissioni.

Circa 30 anni fa progettai, per un istiuto di ricerca universitario un sistema comprendente un banco di misura siffatto, usando un motore basculante da 150kW della SICME (Torino) e cella di carico Hottinger & Baldinger

Modificato: da Livio Orsini
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