Valutazione Componenti Banco Prova

[Piero Tozzi]

Buongiorno a tutti,

secondo voi quali dovrebbero essere i criteri di valutazione per la scelta di componenti (freno,wattmetro,variac,torsiometro...) che poi formeranno un banco prova per motori elettrici?

[luigi69]

La domanda è vasta , ma mancano l cose fondamentali : che cosa vuoi realizzare ?

cioè deve essere una cosa sperimentale o di vero e proprio test ? e di quali grandezze stiamo parlando ? cioè ordine di idee relativo alle potenze in gioco

[Piero Tozzi]

Realizzare un banco prova motore per dei motori elettrici (prevalentemente brushless) che trainino una moto elettrica a doppia trazione. Gli ultimi motori che abbiamo testato sul banco dell'università (a solo scopo di studio per poi arrivare a testare motori più prestazionali, sono motori brushless da 15KW /6000rpm) Il banco che abbiamo utilizzato è questo:

http://www.edcnet.eu/index.php?Mod=Pagina&Pagina=226&Lang=2

Noi vogliamo costruire, per ora a livello solamente teorico, un modello simile a questo sopra citato che faccia prevalentemente misure di coppia, velocità, rendimento, temperatura, corrente tensione.... Quello che volevo sapere è: con che criteri scelgo i componenti che in futuro installerò sul banco prova? Cioè un wattmetro, un torsiometro o cella di carico, che freno utilizzerò?

Spero di essere stato esaustivo, nel frattempo ti ringrazio

[Piero Tozzi]

Ps: La moto monta un motore da 5KW nominali con 24Nm e uno da 3KW nominali e 14Nm , quindi dovremo dimensionare il tutto su questi range di potenze...

[luigi69]

ok bene ci sono alcuni dati , ma non credi che sia una richiesta...generica ? tu volevi solo dimensionare a livello teorico... e niente hai detto

a 6000 rpm iniziano ad essere "delicate " le parti meccaniche relative all'equilibratura....

e il carico resistente ? tu indicavi freno , wattmetro.. ma perché hai usato come carico un generatore ?

Molti banchi ( non a quelle velocità ) usano anche pompe oleo a volume variabile, con valvole di "massima" strozzatrici per simulare i l carico

ma soprattutto...come acquisisci i dati ? ovvero, ti affidi a sistemi stile Natyonal con schede PC dedicate , o magari Dspace cosi è una cosa a se stante e se si pianta il sistema PC almeno non si "distrugge " il resto ?

le prove sono "teoriche" o devi simulare anche temperatura e vibrazioni ?

[Piero Tozzi]

L'acquisizione avviene tramite basette NI. Il carico resistente deve essere un freno (con che criterio lo scelgo?) E con che criterio scelgo il torsiometro o cella di carico che sia da usare? A me interessa solamente a livello teorico in particolar modo i criteri con il quale io debba scegliere quel freno piuttosto che un altro, quel torsiometro piuttosto che un altro...non so se son chiaro...

[luigi69]

si sei chiaro ma ci sarebbe da parlare per giorni... le schede Ni sono un classico come le noccioline alla fine del pranzo di Natale !

alcuni spunti di discussione e di lavoro

il freno lo scegli innanzitutto relativamente a cosa devi frenare e per quanto tempo : il freno dissiperà calore e proprio per questo è da considerare quanto e per quanto tempo

la mia esperienza lavorativa comprende prove di frenata su treni ( ceppi su ruota o pastiglie su dischi ) o autocarri , ma le velocità sono infinitesimamente più basse....nel tuo caso non saprei.... ovvero...6000 giri...

cercherei di capire, a questo punto , non tanto per la potenza ( stiamo sotto i 15 kw giusto ? ) ma per la velocità....idraulico ? elettrico correnti parassite, meccanico....

cella o torsiometro ? in genere la cella è usata tramite braccio o leva, il torsiometro invece può addirittura essere senza contatto , ovvero ci sono torsiometri che "leggono" tramite un cerchio attorno al volano il momento ( ne ho installato anni fa su un banco prova freni relativamente ad autocarri con motori fino a 600 HP , avevano un fondoscala di 30.000 Nm ma sembravano giocattoli.....

ricordo di avere fatto modifiche su banchi shenk..esistono ancora ? su Google trovi qualche suggerimento digitando questa marca ?

dove farai il banco , ovvero ci sarà un pianale con gli agganci meccanici per l'albero motore..dovrà essere climatizzato ?

[Piero Tozzi]

OK, supponiamo che io abbia un budget illimitato e debba testare motori brushless che vanno da 1KW a 15KW con un massimo di 10.000 rpm...e con una coppia max di 40Nm. QUali sono gli step da seguire per poter scegliere con criterio i pezzi che costituiranno il banco prova?

[luigi69]

io procederei cosi

• scelta del tipo di freno in base alla potenza e ai giri : parallelamente dimensionamento del banco e del sistema di raffreddamento . Se esistono ( questo non lo so ) freni oleodinamici che reggono quel numero di giri , alla base del banco metterei gli scambiatori o il serbatoio dell'olio . Se opti per un freno elettrico a correnti parassite o per assurdo generatore , per praticità nei collegamenti cercherei di mettere le resistenze o il controllo del generatore sotto il banco . Vorrebbe dire cavi di potenza corti e cercherei cosi di ridurre i fenomeni di disturbo elettromagnetico per induzione
• parallelamente dimensionamento del giunto motore e scelta del sistema di lettura della coppia . Se torsiometro flange di supporto del motore per il rilevamento appunto della torsione. Qui le prestazioni e la risuluzione vanno di pari passo con i costi......
• continuando il discorso puramente meccanico , se ti esce un "banchetto" alto un metro , con sotto i sistemi sopracitati e sopra il motore e freno , valuterei da subito le dimensioni di una cabina con le funzioni : insonorizzazzione , protezione per eventuale proiezione dei pezzi "rotti" del giunto o del freno ( stiamo parlando di 10.000 giri......) eventuale climatizzazzione della zona di prova o almeno aspirazione per raffreddamento
• a 10000 giri..valuterei un bel banco "pesante" appoggiato a 4 piedi , magari gonfiabili a sospensione penumatica
• raggrupperei in posizioni completamente opposte due quadretti o scatole di derivazione . Da un lato la potenza, con l'arrivo del controller del tuo motore in prova e l'alimentazione del sistema freno . Dall'altro lato i segnali "analogici " encoder di misura velocità , torsiometro o comunque misuratore di coppia, sonde di temperatura , resolver o comunque sistema proprietario del motore in prova per rilevamento numero di giri
• a questo punto , raccolti i segnali necessari ( più le scorte.. ) realizzazzione dei collegamenti con le schede NI
• per pilotare il tuo motore , può darsi che sotto il banco non ci stia tutto e tu debba realizzare un quadro elettrico di potenza a parte
• il software dovrebbe fare il resto..... ( nulla ho detto...)

[luigi69]

mi è venuto in mente il marchio Apicom....vero che faceva anche freni o banchi freno ?

può essere utile per qualche ricerca mirata ?

un ultimo ragionamento che mi è venuto in mente

da valutare con i pro e contro del caso

noi fino adesso abbiamo ragionato con sistemi che dissipano energia ( esempio resistenze di frenatura o raffreddamento di olio )

per potenze dell'ordine del tuo progetto potresti provare a ragionare cosi :esistono azionamenti motore molto semplici , altri più complessi che lavorano " sui 4 quadranti"

in poche parole "sembrano" azionamenti normali , tu dai in genere un riferimento 0-10 volt come velocità ed uno come copia e loro "girano" cioè il motore gira..

se tu ti trovi nella condizione di dovere frenare , ovvero il tuo motore del banco deve frenare il motore in prova, loro si "appoggiano" sulla rete , rigenerando la continua che torna indietro dal motore

ho fatto un ragionamento molto veloce , hai presente di cosa parlo ?

sono comunque azionamenti per motori brushless anni fa si lavorava appunto con masse di inerzia frenate ( esistevano gia i sistemi in corrente continua , ma quando rigeneravano praticamente ti trovavi in rete armoniche degne delle onde californiane dove si ritrovano i surfisti migliori.... )

al giorno d'oggi , per potenze appunto fino a 15 KW, trovi con dimensioni più che accettabili questi azionamenti ( intendo dire alti 40 cm larghi 20 )

di contro , cosi genericamente parlando , costa sia l'azionamento sia il motore brushless

se legge questa discussione Livio Orsini potrà darti un parere mille volte più autorevole del mio , ma credo che sarà concorde nell'abbandonare i freni "passivi" in vista di queste soluzioni

per adesso buon appetito e buonaserata

Modificato: 7 luglio 2015 da luigi69

[Piero Tozzi]

Grazie mille dell'aiuto Luigi Se qualcuno avesse una propria idea, simile a quella di Luigi, può postarla...tutto fa brodo