Descrizione del banco prova
Il banco prova proposto è alquanto complesso e consiste di numerose parti, come mostrato nello schema a blocchi di Fig.1. Il MUT ed il DM sono montati su supporti meccanici mediante piastre verticali ed i loro alberi sono accoppiati tramite un torsiometro come si vede nel lato sinistro della Fig.2. La struttura meccanica e gli organi di accoppiamento devono ovviamente resistere alle sollecitazioni meccaniche prodotte durante le prove. Oltre ad essere registrato quale misurazione, il segnale della coppia è inviato al sistema di controllo della velocità del DM, come descritto nella successiva sezione. Le caratteristiche principali del torsiometro utilizzato (Vibrometer TM208) sono: coppia nominale 20 Nm, coppia di sovraccarico 40 Nm, precisione 0,1% e banda passante 1 kHz.
Il DM può essere qualsiasi macchina in grado di generare le coppie e velocità necessarie per le prove. Nel banco prova proposto, il DM è un motore Sincrono a Riluttanza da 2,2 kW, 14 Nm a 1500 giri/minuto alimentato da un invertitore PWM, avente funzione di freno. Il DM è regolato in velocità mediante un'unità di controllo dSPACE DS1104. Il motore in prova è alimentato da una sorgente di corrente sinusoidale allo scopo di poter effettuare la regolazione della tensione durante alcuni tipi di prova.
Il cuore del banco prova è un sistema di acquisizione dati realizzato con il registratore dati GEN3i della HMB mostrato in Fig. 2 (a destra). Il Registratore dati GEN3i è in grado di registrare sincronicamente 12 canali isolati galvanicamente con acquisizione dati continua a 2 MS/s. Grazie alla notevole cadenza di campionamento continua ed all'eccezionale precisione di misura, è possibile registrare i dati per lunghi periodi di tempo senza perdere le informazioni dei transitori o fenomeni di breve durata.
Le grandezze misurate dal registratore dati GEN3i sono:
- correnti di fase iUVW e tensioni uUVW del MUT,
- coppia, velocità e segnale di sincronizzazione sinϑ dell'albero (gli ultimi due segnali sono forniti dal sistema dSpace).
Per dare un esempio delle caratteristiche disponibili con questo sistema di acquisizione dati ad alta velocità, la Fig.3 mostra alcune grandezze elettriche e meccaniche acquisite, necessarie per determinare la caratteristica coppia / velocità di un motore asincrono trifase.
Oltre alle sue prestazioni di acquisizione dati ad alta velocità, il registratore dati possiede numerose funzioni per la filtratura dei dati e per il calcolo matematico. Considerando la quantità di dati da gestire, queste caratteristiche sono assolutamente obbligatorie per estrarre le grandezze filtrate desiderate direttamente dal sistema di acquisizione [8]. Quale esempio, in Fig.4 sono riportate alcune grandezze calcolate durante l'avvio di un motore asincrono trifase. Per ottenere buoni risultati, il sistema di acquisizione dati ad alta velocità deve essere combinato con le ottime prestazioni dinamiche del sistema DM usato per caricare il MUT. Per tale ragione, le caratteristiche e prestazioni del DM vengono presentate e discusse dettagliatamente nella seguente sezione.