PIANO DI LAVORO COMUNE

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1 PIANO DI LAVORO COMUNE Anno Scolastico Materia: Elettrotecnica Elettronica Classe: 5^ elettrotecnici DOCENTE FIRMA Cottini Marzio Data di presentazione: Pagina 1 di 10

2 OBIETTIVI D APPRENDIMENTO ISTITUTO TECNICO STANDARD MINIMI IN TERMINI DI CONOSCENZE EDI ABILITA: A conclusione del percorso quinquennale, il Diplomato nell indirizzo Elettronica ed Elettrotecnica consegue le specificate competenze. 1. Applicare nello studio e nella progettazione di impianti e di apparecchiature elettriche ed elettroniche i procedimenti dell elettrotecnica e dell elettronica. 2. Utilizzare la strumentazione di laboratorio e di settore e applicare i metodi di misura per effettuare verifiche, controlli e collaudi. 3. Analizzare tipologie e caratteristiche tecniche delle macchine elettriche e delle apparecchiature elettroniche, con riferimento ai criteri di scelta per la loro utilizzazione e interfacciamento. 4. Gestire progetti. 5. Gestire processi produttivi correlati a funzioni aziendali. 6. Utilizzare linguaggi di programmazione, di diversi livelli, riferiti ad ambiti specifici di applicazione. 7. Analizzare il funzionamento, progettare e implementare sistemi automatici. OBIETTIVI TRASVERSALI E RUOLO SPECIFICO DELLA DISCIPLINA NEL LORO RAGGIUNGIMENTO: Essi sono correlati alle seguenti finalità generali: sapersi esprimere e comunicare nel linguaggio specifico della disciplina, saper analizzare la realtà che ci circonda, saper organizzare e collaborare nella esecuzione di un lavoro, saper sviluppare autonomia di giudizio e sapersi verificare e confrontare con gli altri. PROGRAMMA PREVISIONALE Il suddetto programma verrà diviso in "moduli" ognuno dei quali a sua volta si comporrà di varie unità didattiche. Per lo svolgimento di tutti i moduli la metodologia adottata sarà quella della lezione frontale, dell'uso del laboratorio e dello svolgimento di esercizi in classe. Prerequisito per l'assimilazione di un nuovo modulo è la conoscenza del modulo precedente. Tutto il programma viene svolto in collegamento con i programmi di TDP, Sistemi e Matematica. SETTEMBRE OTTOBRE (breve richiamo relativo ai trasformatori) 1 MODULO Trasformatori - Conoscere le leggi fondamentali dell elettromagnetismo; - Saper analizzare e risolvere circuiti elettrici in corrente alternata trifase; - Conoscere il funzionamento dei trasformatori monofasi e le modalità di analisi con gli strumenti matematici di uso generale; - Saper effettuare un bilancio energetico in una rete elettrica contenente bipoli attivi e passivi. - Conoscere modalità realizzative e condizioni di funzionamento di trasformatori trifase e speciali; - Conoscere gli schemi elettrici equivalenti e il bilancio energetico dei trasformatori trifase e di un autotrasformatore; - Conoscere le modalità di impiego di due o più trasformatori in parallelo. - Scegliere componenti e materiali adatti alla costruzione di un trasformatore; - Condurre l analisi di sistemi elettrici trifase con trasformatori; - Condurre l analisi di massima dei sistemi elettrici monofasi e trifasi con trasformatori in parallelo; Pagina 2 di 10

3 - Calcolare rendimenti e cadute di tensione nel trasformatore trifase. UNITA' DIDATTICA 0: Trasformatori trifasi - Generalità - Tipi di collegamenti nel trasformatore trifase; - Un caso reale utilizzatori non lineari e trasformatori MT/BT; - Gruppo di collegamento del trasformatore trifase; - Circuito equivalente del trasformatore trifase; - Bilancio energetico e rendimento del trasformatore trifase; - Variazione di tensione nel passaggio da vuota a carico; - Dati di targa del trasformatore trifase; - Collegamento in parallelo dei trasformatori. UNITA' DIDATTICA 1: Misure elettriche prove relative al trasformatore trifase - Misura della resistenza degli avvolgimenti; - Prove a vuoto; - Prova di corto circuito. UNITA' DIDATTICA 2: Autotrasformatori - Funzionamento a vuoto dell'autotrasformatore monofase; - Funzionamento a carico dell'autotrasformatore monofase; - Autotrasformatori trifasi; - Variatori di tensione; - Trasformatori a tensione variabile sotto carico; - Trasformatori di isolamento; - Trasformatori di sicurezza; - Trasformatori di misura. OTTOBRE NOVEMBRE 2 MODULO Macchine a in corrente continua - Conoscere le leggi fondamentali dell elettromagnetismo; - Conoscere le proprietà dei materiali dal punto di vista magnetico; - Conoscere le caratteristiche costruttive e il principio di funzionamento della macchina a corrente continua; - Conoscere i principi della dinamica dei moti rotatori; - Saper risolvere circuiti in corrente continua utilizzando gli strumenti matematici conosciuti. - Conoscere le principali particolarità costruttive delle macchine a corrente continua; - Conoscere i fenomeni tipici della macchina a corrente continua: la commutazione e la reazione di indotto; - Conoscere il funzionamento e il circuito equivalente della macchina a corrente continua, sia nell impiego come generatore (dinamo) che come motore e per le principali configurazioni di eccitazione e il bilancio energetico a vuoto e sotto carico; - Conoscere i dati di targa della macchina a corrente continua e il loro significato; - Conoscere le principali prove di collaudo della macchina in corrente continua; - Conoscere gli azionamenti elettrici impiegati motori in corrente continua. - Individuare componenti e materiali adatti alla costruzione di una macchina in corrente continua; - Calcolare rendimenti e cadute di tensione nel funzionamento sotto carico della dinamo; Pagina 3 di 10

4 - Saper dedurre la caratteristica di magnetizzazione di una dinamo mediante l effettuazione di misure elettriche. - Condurre l analisi completa del funzionamento del motore, effettuando il bilancio energetico nelle diverse condizioni di funzionamento e calcolarne il rendimento; - Individuare i metodi adatti per la regolazione della velocità di un motore a corrente continua. UNITA' DIDATTICA 3: Macchine in corrente continua - Aspetti costruttivi; - Struttura generale della macchina a corrente continua, nucleo magnetico statorico avvolgimento induttore; - Struttura generale della macchina a corrente continua, nucleo magnetico rotorico avvolgimento indotto o armatura; - Collettore e spazzole; - Generatore a corrente continua dinamo funzionamento a vuoto tensione indotta e caratteristica a vuoto, potenza e coppia nel funzionamento a vuoto; - Funzionamento a carico, reazione di indotto ed effetti della reazione di indotto; - Bilancio delle potenze e rendimento; - Dinamo con eccitazione indipendente, caratteristica esterna e di regolazione; - Dinamo con eccitazione derivata e caratteristica esterna; - Dinamo tachimetrica; - Dati di targa del generatore in corrente continua; - Motori in corrente continua principio di funzionamento, funzionamento a vuoto, a carico e suo avviamento; - Bilancio delle potenze, coppie e rendimento; - Caratteristica meccanica: motore con eccitazione indipendente, derivata e serie; - Tipi di regolazione: regolazione a coppia costante, a potenza costante e mista; - Quadranti di funzionamento della macchina a corrente continua; - Dati di targa dei motori a corrente continua; UNITA' DIDATTICA 4: Misure elettriche e laboratorio prove sulle macchine a corrente continua - Misura della resistenza degli avvolgimenti; - Prove a vuoto sulla dinamo e sul motore; - Rilievo della caratteristica esterna e di regolazione della dinamo - Prova per determinare il rendimento. DICEMBRE FEBBRAIO 3 MODULO Macchine sincrone e parte Impianti elettrici produzione dell energia elettrica - Conoscere le leggi fondamentali dell elettromagnetismo; - Conoscere i principi della dinamica dei moti rotatori; - Saper risolvere circuiti elettrici in corrente alternata monofase e trifase, utilizzando gli strumenti matematici conosciuti; - Saper effettuare un bilancio energetico in una rete elettrica contenente bipoli attivi e passivi; - Conoscere le leggi fondamentali dell elettrotecnica; - Conoscere i circuiti in corrente alternata monofase e trifase; - Conoscere il funzionamento delle macchine elettriche; - Saper utilizzare la rappresentazione vettoriale e gli strumenti matematici di uso generale. - Conoscere le modalità realizzative delle macchine sincrone; Pagina 4 di 10

5 - Conoscere il principio di funzionamento e il circuito equivalente della macchina sincrona principalmente nel funzionamento da generatore e il bilancio energetico delle macchine sincrone; - Conoscere i fenomeni meccanici ed elettromagnetici correlati al funzionamento sotto carico degli alternatori; - Conoscere i dati di targa della macchina sincrona e il loro significato; - Conoscere le condizioni di stabilità meccanica di funzionamento delle macchine sincrone; - Conoscere le principali prove di collaudo della macchina sincrona; - Conoscere gli aspetti generali, sia tecnici sia economici, della produzione dell energia elettrica con metodi tradizionali e integrativi; - Conoscere il funzionamento e i principali componenti delle centrali elettriche di produzione. - Individuare componenti e materiali adatti alla costruzione di una macchina sincrona; - Calcolare rendimenti e cadute di tensione nel funzionamento degli alternatori; - Condurre l analisi completa del funzionamento degli alternatori; - Saper dedurre la caratteristica di magnetizzazione di un alternatore mediante l effettuazione di misure elettriche - Descrivere i processi che, a partire dalle fonti primarie, consentono di produrre energia elettrica, individuandone le potenzialità e i limiti. UNITA' DIDATTICA 5: Macchina sincrona - Aspetti costruttivi; - Struttura generale dell alternatore, rotore ed avvolgimento di eccitazione e statore avvolgimento di indotto; - Sistemi di eccitazione; - Alternatore brushless; - Funzionamento a vuoto tensioni indotte nelle fasi statoriche, caratteristica a vuoto e bilancio delle potenze; - Funzionamento a carico, reazione d indotto; - Funzionamento a carico puramente resistivo, puramente induttivo, puramente capacitivo; - Circuito equivalente e diagramma vettoriale di Behn-Eschemburg; - Determinazione dell impedenza sincrona; - Variazione di tensione e curve caratteristiche: calcolo della variazione di tensione, caratteristica esterna, di regolazione e a carico; - Bilancio delle potenze e rendimento; - Funzionamento da motore sincrono; - Dati di targa della macchina sincrona. UNITA' DIDATTICA 6: Motori sincroni - Generalità e principio di funzionamento; UNITA' DIDATTICA 7: Misure elettriche sulle macchine sincroni - Misura della resistenza degli avvolgimenti; - Prova a vuoto; - Prova di corto circuito; - Parallelo degli alternatori. - Rilievo diretto delle caratteristiche esterne; - Determinazione della caratteristica dell impedenza sincrona e del rendimento. UNITA' DIDATTICA 8: Produzione dell energia elettrica - Aspetti generali, fonti primarie, produzione e consumi; - Costi e tariffe dell energia; - Servizio di base e di punta localizzazione delle centrali; - Centrali idroelettriche; Pagina 5 di 10

6 - Centrali termoelettriche; - Centrali nucleotermoelettriche; - Produzione dell energia elettrica da fonti rinnovabili: geotermiche, solare, eoliche e mareomotrice; MARZO MAGGIO 4 MODULO Macchine asincrone - Conoscere le leggi fondamentali dell elettromagnetismo; - Conoscere i principi fondamentali della cinematica e della dinamica dei moti rotatori; - Saper risolvere circuiti elettrici in corrente alternata monofase e trifase; - Saper utilizzare la rappresentazione vettoriale e gli strumenti matematici di uso generale. - Conoscere le modalità realizzative delle macchine asincrone; - Conoscere i fenomeni elettromagnetici che consentono il movimento del rotore; - Conoscere le diverse condizioni di funzionamento del motore asincrono trifase; - Conoscere gli schemi elettrici equivalenti e il bilancio energetico della macchina asincrona; - Conoscere le modalità più diffuse di avviamento dei motori asincroni trifase in funzione delle loro caratteristiche costruttive. - Conoscere gli ambiti di applicazione degli azionamenti elettrici; - Conoscere la struttura - Individuare componenti e materiali adatti alla costruzione di una macchina asincrona; - Condurre l analisi critica e comparativa del motore asincrono trifase nelle diverse modalità di funzionamento; - Calcolare il rendimento di un motore asincrono trifase; - Scegliere la modalità di avviamento più adatta per un motore asincrono trifase; - Individuare le grandezze elettriche su cui agire per regolare la velocità di un motore asincrono trifase. UNITA' DIDATTICA 9: Macchina asincrona trifase - Aspetti costruttivi struttura generale del motore asincrono trifase: cassa statorica, circuito magnetico statorico e rotorico, avvolgimento statorico e rotorico e tipi di raffreddamento; - Motore asincrono trifase; - Principio di funzionamento del motore asincrono trifase campo magnetico rotante; - Funzionamento con rotore in movimento, scorrimento, frequenza rotorica e tensioni indotte rotoriche; - Circuito equivalente del motore asincrono trifase; - Funzionamento a carico, bilancio delle potenze, rendimento; - Funzionamento a vuoto e a rotore bloccato; - Circuito equivalente statorico; - Costruzione del diagramma circolare; - Curve caratteristiche del motore asincrono trifase; - Caratteristica meccanica del motore asincrono trifase; - Dati di targa del motore asincrono trifase; - Funzionamento della macchina asincrona come generatore e come freno; - Avviamento e regolazione della velocità: motore con rotore avvolto e reostato di avviamento, a doppia gabbia e a sbarre alte, avviamento a tensione ridotta e regolazione della velocità mediante variazione della frequenza e della tensione. UNITA' DIDATTICA 10: Misure elettriche prove sulla macchina asincrona trifase Pagina 6 di 10

7 - Determinazione dei parametri del circuito equivalente mediante misure elettriche (misura di resistenza); - Prova a vuoto del motore asincrono trifase; - Prova di cortocircuito del motore asincrono trifase; - Indicazione per tracciare il diagramma circolare. 5 MODULO Azionamenti elettrici - Conoscere i componenti dell elettronica di potenza; - Conoscere il funzionamento delle macchine a corrente alternata e a corrente continua; - Saper utilizzare la rappresentazione vettoriale e gli strumenti matematici di uso generale. - Conoscere gli ambiti di applicazione degli azionamenti elettrici; - Conoscere la struttura fondamentale di un azionamento elettrico, anche in relazione al tipo di controllo impiegato; - Conoscere le caratteristiche e gli schemi fondamentali degli azionamenti con motori d.c e a.c.; - Conoscere i vari tipi di motori a passo e i relativi schemi di comando e controllo; - Conoscere il funzionamento di un azionamento con motore brushless. - Essere in grado di scegliere il dispositivo più idoneo in funzionamento di quel determinato tipo di azionamento. UNITA' DIDATTICA 11: Applicazione dell elettronica di potenza azionamenti con motori elettrici - Aspetti generali e struttura di un azionamento; - Quadranti di funzionamento del motore; - Quadranti di funzionamento del carico; - Punto di lavoro e campo; - Azionamenti con motore in corrente continua e in corrente alternata; - Azionamenti con motore a passo; - Azionamenti con motori brushless; - Gruppi di continuità caratteristiche e scelte; - Connessione alla rete di impianti fotovoltaici. MARZO MAGGIO 7 MODULO Impianti elettrici trasmissione e distribuzione dell energia elettrica - Conoscere i sistemi di produzione dell energia elettrica; - Conoscere i parametri delle linee elettriche e le caratteristiche delle stesse; - Conoscere il dimensionamento dei cavi elettrici; - Conoscere le leggi fondamentali dell elettrotecnica; - Conoscere i circuiti in corrente alternata monofase e trifase; - Conoscere il funzionamento delle macchine elettriche; - Saper utilizzare la rappresentazione vettoriale e gli strumenti matematici di uso generale. - Conoscere i vari aspetti della trasmissione e della distribuzione dell energia e gli sviluppi dei relativi sistemi; - Conoscere i principali metodi di distribuzione in media e bassa tensione; - Conoscere le cause che le determinano e le caratteristiche delle sovratensioni che possono verificarsi in un sistema di trasmissione e di distribuzione e i loro effetti sul funzionamento degli impianti; - Conoscere la struttura e i componenti delle cabine elettriche MT/BT; Pagina 7 di 10

8 - Conoscere i sistemi per il rifasamento degli impianti elettrici di bassa tensione. - Scegliere il sistema di distribuzione adatto per impianti in BT; - Eseguire il dimensionamento di una cabina elettrica in MT/BT; - Dimensionare impianti di rifasamento. UNITA' DIDATTICA 12: Trasmissione e distribuzione dell energia elettrica - Generalità e classificazione: criteri di scelta del sistema di trasmissione e condizione del neutro nei sistemi trifase; - Sovratensioni e relative protezioni: classificazione delle sovratensioni, coordinamento dell isolamento e scelta degli scaricatori; UNITA' DIDATTICA 13: Cabine MT e BT - Definizioni e classificazioni; - Connessione delle cabine MT/BT alla rete di distribuzione; - Trasformatore MT/BT; - Scelta dei componenti lato BT. UNITA' DIDATTICA 14: Sistema di distribuzione in media e bassa tensione - Sistema di distribuzione in media tensione e in bassa tensione. UNITA' DIDATTICA 15: Rifasamento degli impianti elettrici - Cause e conseguenze di un basso fattore di potenza; - Calcolo della potenza reattiva e della capacità delle batterie di rifasamento; - Modalità di rifasamento; - Scelta delle apparecchiature di protezione e manovra. PROVE DI LABORATORIO Il seguente elenco è da ritenersi quale programma minimo e suscettibile di integrazione. Trasformatore trifase - Misura della resistenza degli avvolgimenti trasformatore trifase; - Prova a vuoto trasformatore trifase; - Prova di corto circuito trasformatore trifase; - Giogo di Epstein. Macchina a corrente continua - Misura della resistenza degli avvolgimenti; - Rilievo della caratteristica di magnetizzazione; - Rilievo della caratteristica esterna e della curva di regolazione di una dinamo con eccitazione separata; - Determinazione della Po col metodo del motore a vuoto; Macchina sincrona - Rilievo della caratteristica di magnetizzazione; - Rilievo della caratteristica di corto circuito; - Determinazione dell'impedenza sincrona della macchina; - Messa in parallelo dell'alternatore con la rete. Motore asincrono trifase - Misura della resistenza degli avvolgimenti; - Prova a vuoto; - Prova di corto circuito - Prova a carico mediante freno Pasqualini e determinazione dello scorrimento. Impianti elettrici - Programmi di dimensionamento elettrico; - Misura della resistenza di terra. Pagina 8 di 10

9 METODI DI INSEGNAMENTO Gli argomenti saranno proposti attraverso lezione frontale, presentazione di casi pratici esplicativi e risoluzione di esercizi sia in classe in modo guidato che come compito per casa. STRUMENTI DI LAVORO LIBRI DI TESTO: E. Ambrosini e F. Spadaro Elettrotecnica ed Elettronica vol.2 parte Elettrotecnica C.E. Tramontana G. Conte-M. Ceserani-E. Impallomeni Corso Elettrotecnica ed Elettronica vol.3 C.E. Hoepli G. Conte-M. Conte-M. Erbogasto-G. Ortolani- E.Venturi Tecologia e Progettazione di Sistemi Elettrici ed Elettronici vol.3 C.E. Hoepli Manuale di elettrotecnica ed automazione C.E. Hoepli. TESTI DI LETTURA, DI CONSULTAZIONE, DISPENSE, FOTOCOPIE: Curve magnetizzazione e relative tabelle, norme UNI sull'approssimazione delle cifre, elenco delle strumentazioni di laboratorio disponibili. SUSSIDI AUDIOVISIVI, INFORMATICI E/O LABORATORI (modalità e frequenza d'uso): Uso di Internet per la ricerca di approfondimenti sui temi proposti, strumenti di presentazione a video, laboratorio di misure elettriche. Nel laboratorio il lavoro si svolgerà per gruppi e ciascun componente dovrà prenderne parte in modo attivo e responsabile. VERIFICA E VALUTAZIONE Si baserà sulla conoscenza e la comprensione dei concetti teorici, sulla capacità di applicazione della teoria e sulla partecipazione in classe ed in laboratorio. Il quaderno individuale sul quale sono riportati gli esercizi svolti e le relazioni relative alle esercitazioni svolte vengono considerate come strumento di valutazione continuo. Si prevede di effettuare due o tre scritti e due interrogazioni orali al quadrimestre. Per le valutazioni scritte ed orali si utilizzeranno i voti interi e mezzi compresi tra 1 e 10. Alla fine del primo periodo e del secondo periodo verrà assegnato un voto unico. Chiunque dovesse assentarsi ad una verifica programmata dovrà recuperarla nella lezione successiva. Pagina 9 di 10

10 voto (conoscenze) Possesso e acquisizione di conoscenze/comprensione di regole,concetti, teoremi,termini 10 In modo completo, approfondito e ampliato 9 In modo sicuro e con terminologia specifica e corretta 8 in modo completo e con terminologia adeguata 7 In modo completo,ma non approfondito i e con terminologia corretta 6 In modo essenziale e con terminologia sostanzialmente corretta 5 In modo carente e superficiale 4 In maniera disorganica e lacunosa 1-3 In modo frammentario e gravemente lacunoso Griglia per le prove scritte,orali (competenze) nell'elaborazione di procedimenti teorici o risolutivi di problemi In compiti complessi e in modo autonomo ed originale (capacità) rielaborazione ed integrazione di conoscenze e competenze In modo autonomo e critico In modo autonomo In modo autonomo e completo In situazioni complesse in modo corretto In compiti di media difficoltà In modo sostanzialmente corretto in situazioni semplici Solo se guidato e pur commettendo errori Non riesce ad applicare alcuna conoscenza anche se guidato Non è in grado di poter applicare conoscenze in quanto non ne possiede In modo completo In modo essenziale ma preciso In modo semplice In modo parziale e impreciso In modo disorganico Non sa operare semplici analisi anche se guidato; Pagina 10 di 10

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