Misurare la potenza reale di un motore elettrico su banco
La potenza dichiarata sulla scheda tecnica di un motore o di un monopattino è raramente quella che si ottiene realmente. Può trattarsi di una potenza di picco di pochi secondi, di una potenza elettrica anziché meccanica o di un valore puramente commerciale. L'unico modo per sapere cosa fa realmente un motore è misurarlo. È questo il ruolo del banco prova motori, che utilizziamo per sviluppare le nostre catene di trazione.
L'essenziale
- La potenza meccanica si calcola a partire dalla coppia e dalla velocità di rotazione, misurate simultaneamente.
- La potenza elettrica si calcola a partire dalla tensione e dalla corrente della batteria.
- Il rapporto tra le due fornisce il rendimento della catena tra motore e controller.
- Una misurazione ha senso solo se associata alla sua durata: la potenza sostenuta per un minuto non è la stessa sostenuta per cinque secondi.
Cosa misura un banco
Un banco prova fa girare il motore contro un carico regolabile, un freno o un secondo motore che fa resistenza, misurando continuamente:
- la coppia, tramite un sensore posizionato tra il motore e il carico;
- la velocità di rotazione, tramite un apposito sensore;
- la tensione e la corrente all'ingresso del controller, lato batteria;
- le temperature del motore e del controller.
Il calcolo della potenza
La potenza meccanica è il prodotto della coppia per la velocità di rotazione, espressa in radianti al secondo. In pratica: potenza in watt = coppia in newton-metri × velocità in giri al minuto × 2π ÷ 60. Un motore che eroga 10 N·m a 3.000 giri al minuto sviluppa quindi circa 3.140 W.
La potenza elettrica è il prodotto della tensione per la corrente della batteria. È sempre superiore alla potenza meccanica: la differenza si disperde in calore nel motore e nel controller. Il rapporto tra le due costituisce il rendimento della catena. La nostra guida sul riscaldamento del motore spiega nel dettaglio l'origine di queste perdite.
Le curve da rilevare
- La curva di coppia in funzione della velocità: piatta fino a una certa velocità, poi decrescente quando la tensione della batteria non è più sufficiente. Il deflussaggio (field weakening) consente di superare questo limite.
- La curva di potenza, che ne deriva.
- La mappa di rendimento, che mostra in quali zone di coppia e velocità il motore lavora in modo ottimale.
- Il riscaldamento nel tempo, che determina la potenza che è possibile sostenere stabilmente.
Potenza di picco e potenza continua
Un motore può erogare molta potenza per pochi secondi, per poi dover ridurre l'apporto per evitare il surriscaldamento. Una scheda tecnica onesta fornisce entrambi i valori, specificandone la durata. Su un banco si misura la potenza di picco, dopodiché si mantiene un carico fino alla stabilizzazione della temperatura per conoscere la potenza continua.
Perché il banco fa risparmiare tempo
Su un banco le condizioni sono riproducibili: stesso carico, stessa temperatura iniziale, stesse impostazioni. È possibile regolare il controller, confrontare due motori, verificare il rilevamento dei parametri del motore o individuare la causa di un'irregolarità di marcia, senza mettere a rischio il mezzo o il pilota. Consulta la nostra guida sulla rilevazione del motore.
Cosa fa Rage
Validiamo le nostre catene di trazione al banco e su pista, con acquisizione dati. Per un produttore, una scuola o un laboratorio, il nostro ufficio tecnico offre questi servizi di test e fornisce i controller e la telemetria per un banco prova. Vedi anche la nostra pagina dedicata a scuole di ingegneria e ricerca.
Il consiglio dell'officina
Quando confronti due motori, chiedi sempre a cosa corrisponde il valore di potenza: meccanica o elettrica, di picco o continua, a quale tensione e per quanto tempo. Senza questi dettagli, due cifre non sono confrontabili.
Per la metodologia generale di un progetto, consulta la nostra guida come elettrizzare una macchina, da dove iniziare.
Domande frequenti
È possibile misurare la potenza di un monopattino senza un banco?
È possibile stimare la potenza elettrica a partire dalla tensione e dalla corrente visualizzate dal controller, oppure la potenza alla ruota tramite il rilevamento dell'accelerazione. Queste stime rimangono comunque meno precise rispetto a una misurazione su banco.
Perché la potenza misurata è inferiore a quella dichiarata?
Spesso perché il valore dichiarato è una potenza di picco o una potenza elettrica che include le perdite. Una batteria parzialmente scarica fornisce inoltre una potenza inferiore rispetto a una batteria completamente carica.
Cos'è il rendimento di un motore?
È il rapporto tra la potenza meccanica erogata e la potenza elettrica consumata. Il resto viene dissipato in calore nel motore e nel controller.
Potete testare un motore per noi?
Per un progetto professionale o scolastico, sì: presentate il vostro progetto al nostro ufficio tecnico.