4. MĂSURAREA PUTERII MECANICE

Aducând mici modificări în schemele de măsurare a momentului de torsiune, se poate realiza cu destulă uşurinţă şi măsurarea puterii mecanice.

Fig. 4.1 Aparat pentru măsurarea puterii mecanice

O posibilitate simplă de măsurare a puterii mecanice, în cazul în care se măsoară cuplul cu traductoare tensometrice, constă în alimentarea punţii de traductoare cu tensiunea furnizată de un tahogenerator. Tensiunea de dezechilibru a punţii va fi în acest caz proporţională cu produsul dintre cuplu şi turaţie, deci cu puterea mecanică.

Altă posibilitate constă în măsurarea separată a momentului de torsiune şi a turaţiei şi efectuarea ulterioară a produsului celor două mărimi (fig. 4.1). Alimentarea punţii cu traductoare tensometrice se realizează fără colectoare de contact, cu ajutorul unor transformatoare rotative. Tensiunea indusă este redresată şi utilizată la alimentarea punţii de traductoare şi a celorlalte circuite care se află pe rotor. Semnalul de la ieşirea punţii este transformat de un convertor tensiune-frecvenţă în impulsuri modulate în frecvenţă. Acestea sunt transmise către partea fixă a aparaturii de măsurare printr-un cuplaj capacitiv fără contacte. Sistemul lucrează pe principiul modulaţiei de frecvenţă. Convertorul frecvenţă-tensiune generează o tensiune proporţională cu cuplul măsurat. Indicarea se face analogic sau direct digital. Pe axul traductorului torsiometric se află şi roata dinţată a unui traductor tahometric de inducţie (cu reluctanţă variabilă). Turaţia este afişată digital sau analogic.

Pentru măsurarea puterii, semnalele date de cele două convertoare se aplică unui circuit de înmulţire, puterea fiind indicată de un instrument, ca produsul acestor mărimi.

Un alt sistem de măsurare digitală a puterii mecanice, lucrează după principiul prezentat în figura 4.2.

Fig. 4.2 Aparat digital pentru măsurarea puterii mecanice

Pentru măsurarea momentului de torsiune se utilizează o cuplă torsiometrică tensometrică fără inele colectoare şi un amplificator cu frecvenţă purtătoare. Turaţia se măsoară cu un traductor tahometric realizat cu o roată dinţată şi un traductor de inducţie.

Pentru măsurarea digitală a puterii mecanice, timpul în care circuitul poartă lasă să treacă la numărător impulsurile date de traductorul tahometric, este proporţional cu momentul. In acest fel indicaţia numărătorului este proporţională cu produsul dintre moment şi turaţie, deci cu puterea.

Proporţionalitatea timpului de poartă cu valoarea momentului este asigurată de un convertor analogic-digital, conectat la ieşirea amplificatorului.

In cazul traductoarelor cu impulsuri, informaţia asupra turaţiei este conţinută deja în frecvenţa semnalului furnizat de traductoare şi măsurarea puterii mecanice se poate realiza relativ simplu.

O metodă de măsurare a puterii mecanice utilizează ca traductoare două tahogeneratoare de c.a., montate la o oarecare distanţă pe arbore, astfel ca tensiunile produse să fie în fază când arborele nu este torsionat. Dacă între secţiunile în care sunt montate tahogeneratoarele apare un unghi de răsucire q, cele două tensiuni vor fi defazate cu unghiul j. Cele două tensiuni, care au aceeaşi amplitudine V, se aplică în opoziţie, obţinându-se tensiunea de diferenţă

DV = 2 V sinj /2 [V] (4.1)

Pentru valori mici ale unghiului j se obţine

DV » Vj = KMn = K’P [V] (4.2)

în care: M, n, P sunt momentul, turaţia şi respectiv puterea mecanică.

Măsurarea digitală a puterii mecanice se poate realiza şi prin modificarea schemei descrise anterior, conform figurii 4.3.

Fig. 4.3 Modificarea schemei anterioare pentru măsurarea puterii mecanice.

La intrările a şi ase aplică semnalul de la traductorul torsiometric de impulsuri, iar la intrarea d impulsurile de la traductorul tahometric. Formele de semnal în punctele a - f sunt aceleaşi ca cele din figura 2.21 b. Deosebirea între scheme constă în faptul că de această dată nu se afişează numărul de impulsuri n, dintr-un pachet de durată t, ci numărarea impulsurilor are loc într-un timp Tmăs, dat de generatorul de interval de timp, în care se numără impulsurile care sunt lăsate să treacă de circuitul poartă. Indicaţia va fi

(4.3)

în care:

Tmăs - este durata de măsurare;
T - perioada semnalului dat de traductorul torsiometric.

Inlocuind pe n se obţine

(4.4)

în care :

ω - este viteza unghiulară;
P - puterea mecanică
K'', K''' - coeficienţi constanţi.

Alegând în mod corespunzător valoarea constantelor se poate obţine direct afişarea rezultatului în unităţi de putere.