ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE E. FERMI GARA NAZIONALE DI ELETTROTECNICA PRIMA PROVA

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1 ISTITTO TECNICO INDSTRILE STTLE E. FERMI GR NZIONLE DI ELETTROTECNIC PRIM PROV BSSNO DEL GRPP, 8 9 MGGIO 2014

2 Prima Prova 8 maggio 2014 TEM DELL PRIM PROV Descrizione generale rete BT LEGEND M S : quadro elettrico generale, S : carichi trifase QC: rifasatore PV: impianto fotovoltaico M : carico monofase dalla rete BT L 1 L 2 L 3 V ± linea in cavo (a) Schema generale. PV ± W ± B ± W ± ± W (b) Schema elettrico del gruppo di misura. Figura 1 QC alla linea in cavo n impianto industriale, alimentato alla tensione di rete 400 V 50 Hz trifase, è rappresentato dallo schema di Figura 1(a). Tale impianto, in fase di collaudo, è stato sottoposto a varie condizioni di funzionamento, illustrate nelle sezioni successive. Inoltre, all interno del quadro elettrico generale () si trova inserito un gruppo di misura il cui schema elettrico è riportato in Figura 1(b). Si consideri infine che, per tutte le condizioni di funzionamen- 1

3 Prima Prova 8 maggio 2014 to successive, la tensione sul quadro elettrico generale rimane rigorosamente costante e l errore strumentale è da considerarsi trascurabile. Prima condizione di lavoro: collaudo del carico trifase e della linea in cavo Figura 2 Linea con carico trifase equilibrato. Il carico trifase è equilibrato e funziona in condizioni nominali. na misura effettuata con pinza amperometrica monofase direttamente sul carico, all arrivo della linea in cavo, ha fornito i seguenti valori: - potenza (misurata tra fase e centro stella): 16,65 kw; - tensione (misurata tra fase e centro stella): 225 V; - corrente (di linea): 87. La misura è stata ripetuta anche per le altre due fasi e ha fornito gli stessi risultati, confermando l equilibrio del carico. llo stesso tempo, il gruppo di misura ha riportato questi altri valori: Determinare: P 13 = W P 23 = W P 3(12) = W V = 400 V la resistenza e la reattanza della linea trifase; il rendimento della linea trifase. Seconda condizione di lavoro: collaudo del rifasatore B QC Figura 3 Linea con carico trifase equilibrato + rifasatore. 2

4 Prima Prova 8 maggio 2014 Si connette ora il rifasatore in parallelo al carico trifase (punto B in Figura 3). In questa circostanza, il carico trifase mantiene la sua potenza e il suo fattore di potenza costanti. Sapendo che il rifasatore è costituito da una batteria di condensatori avente i seguenti dati di targa: - potenza reattiva nominale: 10 kvar; - tensione nominale: 440 V; - frequenza nominale: 50 Hz, si determini: la nuova tensione che si stabilisce sul carico; la nuova corrente assorbita dal complesso carico + rifasatore; il fattore di potenza complessivo rilevato dal gruppo di misura. Terza condizione di lavoro: collaudo dell impianto fotovoltaico Figura 4 Linea con carico trifase equilibrato + rifasatore + impianto fotovoltaico. Si connette ora, in parallelo al carico rifasato, l impianto fotovoltaico P V. In questa nuova condizione di funzionamento, si consideri che: - l impianto fotovoltaico produce una potenza pari a 19,6 kw a cos ϕ = 1; PV B QC - il carico trifase mantiene la sua potenza e il suo fattore di potenza costanti; - per semplificare il calcolo, la tensione nel punto B rimane uguale a quella del caso precedente. 1 1 Qualora non si disponga di tale valore, si ipotizzi una tensione di lavoro compatibile con il caso in esame e si proceda nello svolgimento 3

5 Prima Prova 8 maggio 2014 Valutare: il nuovo fattore di potenza complessivo dei carichi a valle della linea; se è opportuno modificare i valori del rifasatore, motivandone le scelte. Quarta condizione di lavoro: collaudo del dispositivo di protezione S Figura 5 Inserzione di un carico trifase squilibrato. Si ritorni alle condizioni di funzionamento della prima condizione di lavoro (solo carico trifase inserito). Per verificare la taratura del dispositivo di protezione posto immediatamente a valle del gruppo di misura, si inserisce un altro carico trifase S (Figura 5) e si provvede a scollegarne una fase. Sapendo che: - il nuovo carico ha le fasi connesse a stella; - si sconnette la fase corrispondente al filo L 3 del sistema; - in condizioni normali il nuovo carico assorbe una potenza pari a 5 kw a cos ϕ = 0,8 in ritardo, determinare: la potenza attiva e reattiva assorbite dal carico S dopo l operazione di distacco della fase; le indicazioni di ogni strumento del gruppo di misura. Volendo equilibrare temporaneamente il sistema, si pensa di utilizzare un altro carico trifase ponendolo in parallelo al carico S. l nuovo carico, che ha le fasi connesse a triangolo, sarà poi scollegata una fase. Si chiede: la potenza e il fattore di potenza del nuovo carico, nonché la fase che dovrà essere scollegata. 4

6 Prima Prova 8 maggio 2014 Quinta condizione di lavoro: collaudo dei circuiti ausiliari M Figura 6 Inserzione di un trasformatore monofase. Di nuovo, si ritorni alle condizioni di funzionamento della prima condizione di lavoro (solo carico trifase inserito). Si inserisce (punto dello schema di Figura 6) un carico monofase M, derivato tra due fili di linea qualsiasi, costituito da un trasformatore monofase che alimenta a sua volta un circuito monofase adibito al funzionamento degli ausiliari del sistema. Il trasformatore ha le seguenti caratteristiche: - potenza nominale: 1500 V; - tensione nominale primaria: 400 V; - tensione nominale secondaria: 50 V; - tensione di corto circuito percentuale: 4,3 %. Da una prova eseguita a parte, realizzata sostituendo al carico normale un carico puramente ohmico, si sono rilevati i seguenti valori ai morsetti secondari del trasformatore: V 2 = 48,65 V I 2 = 22,5 Inoltre, da tale prova è emerso anche che il rendimento del trasformatore ha assunto un valore pari a 0,956. Ripristinando poi il carico effettivo, il trasformatore ha erogato una corrente di 25 con cos ϕ = 0,9 in ritardo. Si chiede di determinare: la potenza assorbita dal carico; il nuovo rendimento del trasformatore; l energia attiva richiesta dal trasformatore in una settimana, ipotizzando che funzioni in queste condizioni di carico otto ore al giorno per cinque giorni, rimanendo permanentemente allacciato alla rete di alimentazione. 5