Scheda di progettazione generale (UFC effettivamente svolte) UNITÀ DIDATTICHE 1. Elettromagnetismo 2. Le macchine elettromagnetiche

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1 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 1. Generalità sulle macchine elettriche. UNITÀ DIDATTICHE 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; 1

2 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

3 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 3

4 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. 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. 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. 4

5 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: U 1f, f 1, U 1f e f 1 con U 1f /f 1 = 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 U 1f /f 1 = 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. 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. 5

6 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 I rappresentanti di classe I docenti 6

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