Elettrotecnica-Elettronica AREA DI RIFERIMENTO

IIS TOMMASO D’ORIA di CIRIÈ - ISTITUTO TECNICO TECNOLOGICO
indirizzo ELETTRONICA ed ELETTROTECNICA articolazione ELETTROTECNICA
Classe V A E.A.
a.s. 2014-2015
Elettrotecnica-Elettronica
AREA DI RIFERIMENTO
Professionale
Docenti: INGROSSO Pasquale – DANZA Salvatore
Libro di testo adottato: Gaetano Conte, “Corso di Elettrotecnica ed Elettronica per l’articolazione
Elettrotecnica per ITT”, HOEPLI, vol.2 e vol.3.
Appunti del docente.
Scheda di progettazione generale (UFC effettivamente svolte)
UFC
UNITÀ DIDATTICHE
1. Generalità sulle macchine
elettriche.
1. Elettromagnetismo
2. Le macchine elettromagnetiche
2. Macchine elettriche statiche.
1. Trasformatori monofasi e trifasi
2. Autotrasformatori trifasi
3. Misure elettriche e laboratorio
3. Macchine asincrone.
1. Motore asincrono trifase
2. Caratteristica meccanica
3. Avviamento e regolazione della velocità
4. Reversibilità della macchina asincrona
5. Misure elettriche e laboratorio.
4. Macchine sincrone.
1. Generatore sincrono trifase
5. Macchine elettriche rotanti in
corrente continua.
1. Motore in corrente continua e reversibilità
Requisiti minimi della disciplina: conoscere, comprendere, saper applicare, capacità di
orientamento e di analisi non completa delle problematiche.
Requisiti per l’eccellenza : analisi completa, sintesi, valutazione, analisi anche di problemi nuovi.
Obiettivi della disciplina:
L’insegnamento di Elettrotecnica ed Elettronica con articolazione Elettrotecnica, formativo del
profilo professionale e propedeutico, deve fornire agli allievi essenziali strumenti di interpretazione
e valutazione dei fenomeni elettrici, elettromagnetici ed elettromeccanici e buona capacità di
analisi di circuiti, apparecchi e macchine.
Conoscenze (sapere):
• Per i trasformatori, autotrasformatori, macchine asincrone, macchine sincrone e macchine in
corrente continua conoscere: le principali definizioni, classificazioni, i principi di funzionamento,
le principali caratteristiche, gli schemi elettrici equivalenti nelle diverse condizioni di
funzionamento, i dati di targa , le potenze caratteristiche e il bilancio energetico; le principali
prove di laboratorio;
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• conoscere i principali aspetti relativi all’avviamento e alla variazione di velocità del motore
asincrono trifase, anche in relazione alle caratteristiche del carico meccanico;
• conoscere per le macchine elettriche le caratteristiche meccaniche
Competenze (saper fare):
• saper costruire i circuiti equivalenti delle macchine elettriche;
• saper ricavare i parametri fondamentali delle macchine elettriche;
• saper effettuare il bilancio energetico nelle diverse condizioni di funzionamento delle macchine
elettriche.
• saper determinare le caratteristiche di funzionamento delle macchine elettriche in base alle
condizioni di alimentazione e di carico
• saper interpretare le caratteristiche meccaniche delle macchine rotanti
• saper descrivere l’avviamento e la regolazione della velocità dei motori asincroni;
• saper risolvere reti elettriche reali contenenti delle macchine elettriche;
• saper effettuare le principali prove di laboratorio dei trasformatori e dei motori asincroni trifase;
• saper valutare i risultati di una misura e gli errori commessi.
• saper redigere relazioni tecniche relative alle prove eseguite;
• saper rispettare le regole, gli impegni e le scadenze.
Capacità (saper essere):
• capacità di orientamento di fronte a problemi nuovi;
• interpretare nella loro globalità le problematiche dell’area tecnologica;
• capacità di comprendere documenti tecnici vari;
• capacità di organizzare e combinare il contenuto pluiridisciplinare;
• capacità di esprimere giudizi sia qualitativi sia quantitativi;
• valutare le prestazioni delle macchine elettriche in funzione delle loro caratteristiche;
• capacità di analizzare e valutare sistemi elettrici reali contenenti macchine elettriche
• capacità di interagire con i compagni e con i docenti, e capacità di lavorare in gruppo.
METODI UTILIZZATI
• lezione frontale interattiva;
• esercizi di rinforzo;
• lavoro di gruppo ed individuale con discussione degli elaborati in classe insieme all’insegnante;
• introduzione degli argomenti, quando è possibile, partendo dall’esperienza diretta o indiretta
degli allievi e da problematiche proposte dai discenti;
• risoluzione di esercizi, con difficoltà crescenti sia in classe sia a casa;
• prove di laboratorio e relative relazioni tecniche scritto-grafiche;
STRUMENTI UTILIZZATI
• aula tradizionale;
• computer e videoproiettore;
• libro di testo, appunti;
• laboratorio di Elettrotecnica.
VERIFICHE E CRITERI DI VALUTAZIONE
Tipologie di prove
N° di verifiche effettuate
Problemi ed esercizi
3
Test a risposta breve, colloqui
5
Prove e relazioni di laboratorio
5
Simulazione seconda prova d’esame
2
2
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VERIFICA FORMATIVA
• risoluzione di esercizi, da svolgere a casa e in classe;
• lavoro di gruppo, interattivo;
• domande e risposte brevi;
RECUPERO E FEED-BACK
Le procedure di recupero e di approfondimento sono state: ripresa degli argomenti, esercizi guidati
e di rinforzo con discussione e risoluzione in classe, attivazione di un corso I.D.E.I. Inizialmente è
stato dedicato un congruo numero di ore per la ripresa e il consolidamento di nozioni, apprese
negli anni precedenti, necessarie per un adeguato sviluppo dell’ analisi delle macchine elettriche. Il
recupero in itinere è stato attuato rispetto agli obiettivi a breve termine. È stato attivato, nel
pentamestre, un corso I.D.E.I. per le carenze inerenti l’anno scolastico in corso.
VALUTAZIONE SOMMATIVA
•
•
•
•
test a domande aperte e colloqui;
risoluzione di esercizi, problemi;
prove e relazioni scritto-grafiche di laboratorio;
simulazioni terza prova dell’ Esame di Stato;
MISURAZIONE E VALUTAZIONE DELLE VERIFICHE SOMMATIVE
Le verifiche sommative sono state misurate mediante griglie tassonomiche.
Per le valutazioni si fa riferimento alla tabella “criteri comuni per le valutazioni” riportata nel
POF e in questo documento.
PROGRAMMA EFFETTIVAMENTE SVOLTO
UFC 1. Generalità sulle macchine elettriche
1. Le macchine elettromagnetiche
Magnetismo ed elettromagnetismo.
Legge di Faraday-Felici-Neumann-Lenz.
f.e.m. indotta mozionale.
Forza elettromagnetica.
2. Le macchine elettromagnetiche
Classificazione delle macchine elettromagnetiche.
Perdite e rendimento.
UFC 2. Macchine elettriche statiche
1. Trasformatori monofasi
Particolarità costruttive dei trasformatori industriali.
Principio di funzionamento.
Trasformatore ideale
Riporto impedenza dal primario al secondario e viceversa
Modelli delle: perdite nel rame, perdite nel ferro, flussi dispersi, flusso di macchina.
Perdite addizionali.
Circuito equivalente del trasformatore reale
Significato fisico dei parametri e delle grandezze elettriche del circuito equivalente.
Accorgimenti costruttivi per ridurre le perdite nel ferro.
2. Trasformatori trifasi
Particolarità costruttive dei trasformatori industriali, forme tipiche dei nuclei.
Tipi di collegamento
Circuito nella configurazione base YN-yn
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Circuito equivalente monofase e significato delle grandezze e parametri elettrici
Rapporti di trasformazione e spire per i collegamenti Y-y, D-d, Y-d, D-y.
Circuiti equivalenti primario e secondario.
Trasformatore a vuoto e a carico.
Funzionamento a vuoto e circuito equivalente semplificato
Guasto di cortocircuito e calcolo della corrente di cortocircuito.
Prova a vuoto.
Prova in cortocircuito.
Variazione di tensione da vuoto a carico (c.d.t. industriale).
Bilancio delle potenze e rendimento.
Dati di targa.
Rifasamento a vuoto e a carico.
Cenni sul parallelo dei trasformatori trifase
2. Autotrasformatori trifasi
Particolarità costruttive degli autotrasformatori industriali.
Potenza apparente di dimensionamento.
Circuiti elettrici equivalenti dell’ autotrasformatore riduttore ed elevatore di tensione
Variazione di tensione da vuoto a carico (c.d.t. industriale)
Bilancio delle potenze.
Dati di targa.
3. Misure elettriche e laboratorio
Misura di resistenza degli avvolgimenti B.T. – A.T. di un trasformatore trifase
Prova a vuoto a tensione variabile di un trasformatore trifase.
Prova in corto circuito a corrente variabile di un trasformatore trifase.
UFC 3. Macchine asincrone
1. Motore asincrono trifase
Struttura dei motori asincroni trifasi a gabbia a doppia gabbia e avvolto.
Costruzione dello statore e avvolgimenti statorici.
Costruzione del rotore e avvolgimenti rotorici.
Campo magnetico pulsante.
Campo magnetico rotante bifase.
Campo magnetico rotante trifase di Galileo Ferraris.
Conformazione del campo rotante trifase bipolare una e più cave per polo e per fase.
Inversione di marcia del campo magnetico rotante statorico.
Principio di funzionamento del motore asincrono trifase e generazione della coppia motrice.
Scorrimento, scorrimento percentuale, frequenze statorica e rotorica
F.e.m. indotte dal campo rotante negli avvolgimenti di statore e di rotore.
Frequenza rotorica e f.e.m. secondaria al variare dello scorrimento e della velocità secondaria
Modello delle: perdite nel rame, dei flussi dispersi, delle perdite nel ferro, del flusso principale e
della potenza meccanica.
Circuito equivalente monofase a carico del motore asincrono.
Significato fisico dei parametri e delle grandezze elettriche del circuito equivalente.
Funzionamento a carico, potenze, perdite, rendimento.
Bilancio delle potenze e delle coppie.
Funzionamento a vuoto.
Prova a vuoto, separazione delle perdite meccaniche dalle perdite nel ferro, circuito
equivalente.
Funzionamento a rotore bloccato.
Circuito equivalente all’avviamento e determinazione della corrente di spunto.
Prova a rotore bloccato, circuito equivalente e circuito equivalente semplificato.
Dati di targa.
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2. Caratteristica meccanica del motore asincrono trifase
Espressione della coppia.
Coppia massima e di avviamento
Caratteristica meccanica al variare della velocità e dello scorrimento.
Scorrimento critico o di carico
Funzionamento stabile, instabile e punto di lavoro.
3. Avviamento e regolazione della velocità
Corrente di spunto di un motore asincrono trifase al variare della velocità rotorica
Confronto tra le coppie di avviamento del motore e del carico meccanico
Avviamento a inserzione diretta.
Avviamento stella-triangolo.
Avviamento reostatico di un motore asincrono trifase con rotore avvolto.
Avviamento a doppia gabbia e a barre alte o a cave profonde.
Avviamento a tensione ridotta.
Alcune proprietà delle coppie al variare dei parametri e delle grandezze elettriche.
Caratteristiche meccaniche al variare di: U1f, f1, U1f e f1 con U1f/f1 = costante.
Regolazione della velocità tramite il controllo dell’ampiezza della tensione di alimentazione.
Regolazione della velocità tramite il controllo della frequenza di alimentazione.
Regolazione della velocità con U1f/f1 = costante.
Regolazione della velocità mediante variazione della frequenza e della tensione.
4. Reversibilità della macchina asincrona
Caratteristica meccanica completa della macchina asincrona
Cenni sul funzionamento da generatore e da freno della macchina asincrona.
5. Misure elettriche e laboratorio
Prova a vuoto con tensione variabile del motore asincrono trifase.
Prova in cortocircuito con corrente variabile del motore asincrono trifase.
UFC 4. Macchine sincrone
1. Generatore sincrono trifase
Struttura generale dell’alternatore trifase
Rotore e avvolgimenti di rotore (induttore o eccitazione)
Statore e avvolgimenti di statore (indotto)
Sistemi di eccitazione
Principio di funzionamento dell’alternatore trifase
F.e.m. generata da un alternatore. Relazione fra velocità e frequenza.
Funzionamento a vuoto.
Funzionamento a carico e reazione d’indotto (carico puramente resistivo, puramente induttivo,
puramente capacitivo).
Circuito equivalente secondo Behn-Eschemburg.
Significato fisico dei parametri e delle grandezze elettriche del circuito equivalente.
Prova di cortocircuito e determinazione dell’impedenza sincrona.
Variazione di tensione nel passaggio da vuoto a carico (c.d.t. industriale).
Caratteristiche esterna e di regolazione.
Potenze, perdite.
Bilancio delle potenze e rendimento.
Dati di targa.
UFC 5. Macchine elettriche rotanti in corrente continua.
1. Motore in corrente continua e reversibilità.
Struttura generale della macchina in corrente continua
Nucleo magnetico statorico.
Nucleo magnetico rotorico.
Avvolgimento induttore o statorico o di eccitazione.
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indirizzo ELETTRONICA ed ELETTROTECNICA articolazione ELETTROTECNICA
Classe V A E.A.
a.s. 2014-2015
Vari tipi di eccitazione.
Avvolgimento indotto o rotorico o di armatura.
Collettore e spazzole
Principio di funzionamento dei motori in corrente continua.
Circuito equivalente del motore in corrente continua ad eccitazione indipendente.
Equazioni interne.
Funzionamento a vuoto, potenze e coppia.
Funzionamento a carico, bilancio delle potenze, rendimento e coppie del motore in corrente
continua ad eccitazione indipendente.
Caratteristica meccanica dei motori ad eccitazione indipendente.
Caratteristica meccanica completa della macchina in corrente continua ad eccitazione
indipendente e reversibilità (dinamo).
Ciriè 15-05-2015
I rappresentanti di classe
I docenti
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