ITIS ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE. ITIS ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE disciplina: ELETTROTECNICA

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1 ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE 1. ELETTROTECNICA 2. SISTEMI ELETTRICI AUTOMATICI 3. IMPIANTI ELETTRICI 4. TDP 5. ELETTRONICA PROGRAMMAZIONI DISCIPLINARI a.s disciplina: ELETTROTECNICA FINALITA L insegnamento si propone di fornire agli allievi gli strumenti per capire e valutare i fenomeni elettrici, capire il funzionamento delle macchine elettriche, saper operare in laboratorio per effettuare prove e misure sugli impianti e le macchine, conoscendo anche le principali norme CEI. Questa disciplina è propedeutica alle discipline dell area tecnica, in particolare Impianti elettrici, TDP ed Elettronica. E importante anche in laboratorio saper documentare correttamente il lavoro svolto con l ausilio dei supporti informatici a disposizione. CLASSE QUARTA Circuiti in corrente alternata. Risoluzione di circuiti e reti. Potenza e rifasamento. Misure in corrente alternata. Sistemi trifase in regime stazionario. Correnti, potenze, metodi di misurazione, rifasamento. Prove di laboratorio riguardanti i circuiti elettrici monofase e trifase. Macchine elettriche: caratteristiche generali e bilancio energetico. Il trasformatore monofase e trifase: struttura, principio di funzionamento, dati di targa, esercizi, prove di laboratorio. Campo magnetico rotante. Conversione ed inversione statica dell energia elettrica. Dispositivi relativi Obiettivi minimi Conoscenze: Materiali e fenomeni magnetici; caratteristiche del sistema trifase; struttura e principio di funzionamento del trasformatore monofase/trifase, delle macchine sincrone e asincrone trifasi. Abilità: Risoluzione di circuiti in regime sinusoidale e dei circuiti trifasi equilibrati, risoluzione di semplici esercizi con linee, trasformatore monofase/trifase e motore asincrono trifase. OBIETTIVI IRRINUNCIABILI: come obiettivi minimi. Modulo1- risoluzione delle reti elettriche in corrente alternata Obiettivi: la conoscenza delle basi fondamentali dell elettrotecnica e dei principali metodi di risoluzione delle reti elettriche in corrente alternata, mirata allo studio e all impiego delle macchine elettriche Prerequisiti: la conoscenza delle basi fondamentali dell elettrotecnica e dei principali metodi di risoluzione delle reti elettriche in corrente continua Contenuto: o Richiami di matematica (numeri complessi, trigonometria, derivate) o Le correnti alternate nei circuiti ohmico reattivi o Generalità sugli impianti di produzione e di trasporto dell energia elettrica o Sistemi trifase in regime stazionario; potenza attiva, reattiva, apparente. o Rifasamento industriale.

2 Modulo 2- macchine elettriche Obiettivi: la conoscenza dei principi fondamentali di funzionamento delle macchine elettriche; la lettura e comprensione delle equazioni caratteristiche e delle curve funzionali; la lettura e comprensione dei dati di targa in relazione al loro impiego nei processi industriali Prerequisiti: fondamenti d elettrotecnica e principali metodi di risoluzione delle reti elettriche in corrente continua Contenuto: o Campo magnetico rotante. o Macchine elettriche: caratteristiche generali funzionali e costruttive. Bilancio energetico. o Il trasformatore: principio e caratteristiche di funzionamento; trasformatori speciali. o Conversione ed inversione statica dell'energia elettrica: convertitori e invertitori valutazione formativa (trascrizione degli elementi desunti dalle prove: scritte, orali e grafiche, e dagli osservazione dei risultati in relazione a: CLASSE QUINTA OBIETTIVI DISCIPLINARI DEL 5 ANNO Conoscere, studiare le equazioni ed eseguire calcoli sulle principali macchine elettriche. Conoscere la conversione dell energia elettrica. MOD 0 PREREQUISITI DI LABORATORIO Conoscenza delle caratteristiche funzionali degli strumenti analogici e digitali. Scelta degli strumenti di misura e modalità di inserzione. Rilievo e trattazione dei dati relativi alle misure elettriche. MOD 1 IL TRASFORMATORE TRIFASE Ripasso del trasformatore monofase. Struttura di un trasformatore trifase. Funzionamento a vuoto e a carico. Circuiti equivalenti. Prova a vuoto e in cortocircuito. Dati di targa e principali formule riguardanti il trasformatore. Trasformatori speciali. Autotrasformatori. Funzionamento in parallelo dei trasformatori. Esercizi sui trasformatori mono e trifase. MOD 2 MOTORE ASINCRONO Struttura di un motore asincrono trifase. Funzionamento a vuoto e a carico. Circuiti equivalenti. Prova a vuoto e in cortocircuito. Dati di targa e principali formule per risolvere i problemi sui motori asincroni. L avviamento e la regolazione di velocità. Potenze, rendimenti. Motori asincroni monofase. Esercizi sui motori trifase. MOD 3 MACCHINA SINCRONA (ALTERNATORE) Struttura di una macchina sincrona trifase. Funzionamento a vuoto e a carico. Circuito equivalente e diagramma di Behn Eschemburg. Variazione di tensione e curve caratteristiche. Bilancio delle potenze e rendimento. Funzionamento da generatore e da motore. Dati di targa Prove significative.

3 Esercizi sugli alternatori. MOD 4 MACCHINA A CORRENTE CONTINUA Struttura di un macchina a corrente continua. Tipi di avvolgimento. Funzionamento da generatore con eccitazione indipendente, in parallelo, in serie, mista. Reazione di indotto. Caratteristiche esterne. Bilancio delle potenze, coppia motrice, rendimento. Equazioni della dinamo ad eccitazione indipendente, in parallelo, in serie, composta. Caratteristica esterna con i vari tipi di eccitazione. Esercizi sulle dinamo. Principio di funzionamento del motore a corrente continua. Principali equazioni. Funzionamento a vuoto e a carico: Bilancio delle potenze e coppia. Caratteristica meccanica dei motori a eccitazione separata, in parallelo, in serie. Esercizi sui motori. MOD 5 CONVERTITORI E INVERTITORI Convertitori monofase a ponte di graetz. Convertitori controllati. Convertitori trifase. Inverter a transistor monofase e trifase. METODOLOGIA Il metodo principale è costituito da lezioni frontali per fornire conoscenze di base, seguite da esempi dove gli allievi imparano, partendo dai dati di targa, a ricavare le caratteristiche elettromeccaniche delle macchine elettriche rotanti. Le verifiche sono costituite da questionari, interrogazioni orali, compiti scritti con esercizi ed esercitazioni di laboratorio. Obiettivi minimi Conoscenze: struttura e principio di funzionamento del trasformatore monofase/trifase, delle macchine sincrone e asincrone trifasi e delle macchine in corrente continua. Conoscere la conversione dell energia. Abilità: risoluzione di esercizi riguardanti le macchine elettriche. Obiettivi irrinunciabili: come obiettivi minimi. valutazione formativa (trascrizione degli elementi desunti dalle prove: scritte, orali e grafiche, e dagli osservazione dei risultati in relazione a: disciplina: SISTEMI AUTOMATICI FINALITA La disciplina si propone di far acquisire un metodo di indagine dei sistemi fisici tipico della sistemistica nei diversi campi della tecnologia moderna. Inoltre deve fornire agli studenti conoscenze e capacità progettuali nel settore degli automatismi. OBIETTIVI D APPRENDIMENTO Al termine del corso di studi l allievo dovrà essere in grado di analizzare processi fisici e dispositivi tecnici impiegando strumenti e rappresentazioni di tipo sistemistico, inoltre dovrà essere in grado di analizzare e progettare piccoli sistemi automatici o parte di essi, mediante l uso di tecniche e tecnologie appropriate. QUARTO ANNO Obiettivi minimi: Conoscere i concetti fondamentali di algoritmo, processo, codifica, controllo Conoscere e comprendere l architettura dei sistemi a microprocessor

4 Saper progettare semplici automatismi industriali con il grafcet Conoscere le più comune tecniche di comando e regolazione Elementi di informatica: programmi applicativi per il calcolo, la simulazione e la rappresentazione grafica I sistemi analogici: architettura dei sistemi di controllo continui ad anello aperto e ad anello chiuso I sistemi digitali: architettura di sistemi di elaborazione dell informazione e loro programmazione mediante linguaggio macchina, struttura funzionale di un sistema di acquisizione dati. valutazione formativa (trascrizione degli elementi desunti dalle prove: scritte, orali e grafiche, e dagli osservazione dei risultati in relazione a: QUINTO ANNO Obiettivi minimi: Saper adottare una visione sistemica nell analisi degli automatismi e nel confronto tra sistemi digitali e sistemi analogici. Saper fornire una documentazione tecnica e descrittiva riguardo ai sistemi di controllo analogico e ai sistemi di controllo digitale. Sapere il concetto di funzione di trasferimento e determinare la risposta di un sistema elettrico ai segnali canonici nel dominio del tempo. Sapere il concetto di stabilità di un sistema di controllo analogico e i principali criteri relativi. Conoscere e comprendere l architettura dei PLC. Saper analizzare e progettare piccoli sistemi automatici o parte di essi -Sistemi di controllo analogici: stabilità e criteri relativi; compensazione; elementi di ottimizzazione dei sistemi. -Sistemi di controllo digitali: sistemi con PLC; documentazione tecnica e descrittiva relativa a sistemi di controllo digitale. -Architettura di un sistema di acquisizione automatica di dati da un processo fisico o tecnologico. -Catene di misura digitali: trasduzione, digitalizzazione, codifica e trasmissione. valutazione formativa (trascrizione degli elementi desunti dalle prove: scritte, orali e grafiche, e dagli osservazione dei risultati in relazione a: disciplina: IMPIANTI ELETTRICI FINALITA L insegnamento di Impianti elettrici è finalizzato a far conseguire le conoscenze di base per il dimensionamento, la gestione e il collaudo di impianti elettrici civili e industriali. Deve inoltre fornire adeguate conoscenze riguardanti la produzione e l impiego dell energia elettrica, ivi comprese quelle riguardanti la sicurezza. OBIETTIVI DI APPRENDIMENTO Al termine del corso l allievo dovrà dimostrare di: Conoscere gli aspetti fondamentali delle apparecchiature e dei macchinari e le problematiche relative alla generazione, conversione, trasporto dell energia elettrica.

5 Saper progettare,realizzare e collaudare impianti di media e bassa tensione. Saper operare la scelta dei componenti in base a criteri tecnici ed economici. Conoscere sistemi automatici di regolazione e controllo di impianti civili e industriali. Saper progettare e scegliere i dispositivi di sicurezza. Avere conoscenze riguardanti il risparmio energetico, alle energie alternative, alla tariffazione. Possedere conoscenze sugli azionamenti elettrici e sulle problematiche relative al controllo, alla regolazione, alla diagnostica degli impianti. METODOLOGIA Il metodo principale è costituito da lezioni frontali per fornire conoscenze di base, seguite da esempi dove gli allievi imparano a progettare,realizzare e collaudare impianti di media e bassa tensione. Le verifiche sono costituite da questionari, interrogazioni orali, compiti scritti con esercizi. CLASSE QUARTA Obiettivi minimi Conoscere gli aspetti fondamentali delle apparecchiature e dei macchinari e le problematiche relative alla generazione, conversione, trasporto dell energia elettrica. Saper progettare,realizzare e collaudare impianti di bassa tensione. Saper operare la scelta dei componenti in base a criteri tecnici ed economici. OBIETTIVI IRRINUNCIABILI: come obiettivi minimi. Impianti elettrici di bassa tensione. Tipologie, norme e segni grafici. Criteri di scelta dei cavi, dei componenti e dei sistemi di protezione. Sistemi di comando degli azionamenti e dei circuiti per automatismi. Dimensionamento e rappresentazione di semplici impianti civili e industriali. Dimensionamento degli impianti di terra. valutazione formativa (trascrizione degli elementi desunti dalle prove: scritte, orali e grafiche, e dagli osservazione dei risultati in relazione a: CLASSE QUINTA MOD 1 PROTEZIONI DALLE SOVRACORRENTI E SOVRATENSIONI Sovraccarichi e cortocircuiti. Interruttore magnetotermico per Bassa tensione. Caratteristiche d intervento B, C, D. Potere d interruzione. Energia specifica passante (grafici). Energia specifica di un cavo e coordinamento con l interruttore. Calcolo delle correnti di cortocircuito nel caso monofase e trifase. Componente simmetrica e transitoria. Fattore di cresta. Correnti di cortocircuito ai morsetti secondari di un trasformatore. Corrente di cortocircuito presunta all inizio di una conduttura in base ai dati forniti dall ente di erogazione. Corrente minima di c.c. per la verifica dell energia specifica passante. Descrizione dei principali parametri di interruttori magnetotermici, fusibili, sezionatori e sganciatori. Corrente convenzionale di intervento. Le sovratensioni di origine interna ed esterna. Scaricatori normali ed elettronici. Esercizi sul dimensionamento delle protezioni dalle sovracorrenti.

6 MOD 2 IMPIANTI DI ILLUMINAZIONE Flusso luminoso e illuminamento di una superficie. Intensità luminosa. Vari tipi di lampade e loro caratteristiche. Calcolo degli impianti col metodo del flusso globale e della curva fotometrica. Esercizi. MOD 3 LE CABINE DI DISTRIBUZIONE Le cabine. Struttura e schemi elettrici tipici. Dimensionamento dei componenti di una cabina. Impianto di terra di una cabina. Esercizi di dimensionamento di trasformatore e componenti di una cabina. MOD 4 IMPIANTI DI RIFASAMENTO Schemi elettrici per rifasare un carico monofase e trifase. Formule per calcolare Qc e C. Rifasamento singolo e centralizzato. Scelta delle resistenze di scarica e delle protezioni. MOD 5 IMPIANTI ELETTRICI IN AMBIENTI PARTICOLARI I luoghi a maggior rischio d incendio. I luoghi di pubblico spettacolo. I luoghi con pericolo di esplosione. MOD 6 PRODUZIONE DELL ENERGIA ELETTRICA Fabbisogno energetico e tipo e localizzazione delle centrali. Descrizione di una centrale idroelettrica. Produzione di energia di una centrale idroelettrica. Centrali di generazione e pompaggio. Descrizione delle centrali termoelettriche e termonucleari. Potenze e rendimenti. Centrali geotermoelettriche, eoliche ecc. MOD 7 SVOLGIMENTO TEMI D ESAME METODOLOGIA Il metodo principale è costituito da lezioni frontali per fornire conoscenze di base, seguite da esempi dove gli allievi imparano il dimensionamento e la scelta dei componenti. Le verifiche sono costituite da questionari, interrogazioni orali, compiti scritti con esercizi di progettazione. Dove necessario si può utilizzare anche il computer. valutazione formativa (trascrizione degli elementi desunti dalle prove: scritte, orali e grafiche, e dagli osservazione dei risultati in relazione a: FINALITA' disciplina: TECNOLOGIA DISEGNO E PROGETTAZIONE Tecnologie elettriche, Disegno e Progettazione (T.D.P.) è una disciplina di sintesi, principalmente mirata al conseguimento delle seguenti finalità: far acquisire, attraverso un'attività progettuale rivolta ad uno specifico ambito tecnologico, capacità generali di sintesi e di organizzazione; far acquisire, con un'impostazione didattica che procede per progetti, capacità di sistematizzazione delle conoscenze tecnologiche caratteristiche dell'indirizzo; fornire capacità specifiche di rivisitazione e riorganizzazione di contenuti appresi in altre discipline, necessari per condurre in modo completo un progetto specifico.

7 OBIETTIVI D APPRENDIMENTO Al termine del corso l'allievo, affrontando problemi di complessità crescente, dovrà acquisire conoscenze e operatività specifiche connesse ai passi tipici della progettazione: posizione del problema e documentazione sull'oggetto del progetto; scelta di una possibile soluzione e individuazione delle componenti tecnologiche e degli strumenti operativi occorrenti; documentazione specifica su materiali e componenti ed organizzazione delle risorse disponibili e reperibili (con particolare riferimento agli aspetti tecnici ed economici); stesura di preventivi di massima; progetto esecutivo; realizzazione e collaudo; produzione di documentazione d'uso. Obiettivi minimi QUARTO ANNO Conoscenze: i principali dispositivi di comando e di protezione usati nell automazione e negli impianti elettrici industriali; l architettura e il principio di funzionamento di un PLC; creazione di schemi funzionali e di potenza in logica cablata; montaggio e collaudo di semplici circuiti per l avviamento e l inversione di marcia di un motore asincrono trifase Abilità: saper realizzare semplici automatismi in logica cablata scegliendo e installando i relativi dispositivi di comando e segnalazione; saper programmare semplici automatismi temporizzati utilizzando il PLC. Contenuti: apparecchiature di comando, segnalazione e protezione per gli impianti industriali; creazione di schemi funzionali e di potenza per l avviamento di motori elettrici; contattori e relè; pulsanti, segnalazione, finecorsa, temporizzatori, apparecchi di protezione: relè termici e magnetotermici, fusibili; montaggio di circuiti elettrici per l avviamento di un motore asincrono trifase; inversione di marcia di un motore asincrono trifase; sicurezza e normativa: principi di protezione e prevenzione; quadri elettrici industriali; AUTOCAD o software dedicati; automazione industriale: il PLC: architettura, tipologie sul mercato; programmazione; creazione di schemi funzionali e di potenza per l avviamento di motori elettrici in ciclo singolo e automatico con PLC; montaggio di circuiti per l avviamento di motori con l utilizzo di PLC; documentazione tecnica, specifiche di progetto e relazioni tecniche; progetto di un piccolo sistema di automazione corredato di tutta la documentazione grafica valutazione formativa (trascrizione degli elementi desunti dalle prove: scritte, orali e grafiche, e dagli osservazione dei risultati in relazione a: QUINTO ANNO Obiettivi minimi Conoscenze: i principali dispositivi elettronici di potenza usati nell automazione e negli impianti elettrici industriali; funzionamento dei PLC e la loro programmazione mediante il grafcet Abilità: saper realizzare semplici automatismi in logica programmata, scegliendo e installando i relativi dispositivi di comando e segnalazione utilizzando il PLC CGE-Serie 1; saper programmare e simulare semplici automatismi temporizzati con lo Siemens S7-200 e 300 Contenuti Richiami dei principi e norme di protezione e prevenzione; le caratteristiche funzionali e costruttive dei principali componenti elettronici destinati alle applicazioni di potenza (diodi,transistor e integrati di potenza, tiristori); i

8 problemi termici nei sistemi elettrici; circuiti di conversione e interfacciamento; automazione industriale: architettura, tipologie sul mercato, Linguaggi di programmazione e programmazione dei PLC; montaggio di circuiti per l avviamento di motori in ciclo singolo e automatico con l utilizzo di PLC; realizzazione in itinere di vari circuiti per completare la formazione teorica della materia di studio: progetto di piccoli sistemi di automazione corredati di tutta la documentazione grafica (cancelli, montacarichi, presse, ecc ) valutazione formativa (trascrizione degli elementi desunti dalle prove: scritte, orali e grafiche, e dagli osservazione dei risultati in relazione a: disciplina: ELETTRONICA Finalità L insegnamento di elettronica nel contesto di controllo di potenza deve fornire una chiara panoramica delle funzioni di elaborazione dei segnali, digitali e analogici, e della loro collocazione in sistemi di azionamento, oltre ad una capacità di realizzare tale funzioni con la componentistica più attuale realmente presente sul mercato. La disciplina presenta due aspetti: uno relativo alle tecniche di comando e / o amplificazione di potenza, e l altro relativo ai sistemi elettronici con funzioni complesse di interfacciamento che utilizzano le suddette tecniche. Questo secondo aspetto permette di sviluppare una interazione con Sistemi elettronici / elettrici automatici e con Tecnologie elettriche,disegno e Progettazione. Obiettivi Durante lo svolgimento del corso l allievo deve acquisire: Capacità di analisi e sintesi delle reti logiche digitali. Capacità di dimensionar i circuiti elettronici di comando e di potenza e produrre la relativa documentazione. Conoscenza della generazione e della conversione dei segnali, dei dispositivi che le realizzano e capacità di utilizzarli negli azionamenti di potenza. Padronanza nell uso della strumentazione, nelle tecniche digitali. Capacità di leggere e utilizzare i dati tecnici associati ai componenti; conoscenza dell offerta del mercato della componentistica. QUARTO ANNO Contenuti Classificazione dei segnali e tecnica degli impulsi -Segnali analogici nel dominio del tempo -Risposta dei sistemi lineari in regime transitorio -Timer 555 Obiettivi : Conoscenze Conoscenza dei parametri caratteristici dei segnali elettrici, usati in ambito elettronico, nel dominio del tempo. Conoscenza delle tecniche di analisi dei segnali e dei circuiti nel dominio del tempo. Conoscenza della modalità di funzionamento dell integrato 555. Capacità di analisi della risposta al gradino di semplici circuiti. Capacità di dimensionare un timer. Autonomia nell'analisi della risposta agli impulsi dei circuiti di media complessità a regime ed in transitorio. Obiettivi minimi : Gli obiettivi relativi a conoscenze. Componenti discreti non lineari -Diodo a giunzione -Transistor BJT -Transistor FET e MOSFET Obiettivi Conoscenza delle nozioni fondamentali sul funzionamento dei diodi.

9 Conoscenza dei parametri e delle caratteristiche dei diodi. Conoscenza delle nozioni fondamentali sul funzionamento dei transistor bipolari ed unipolari, per piccoli e grandi segnali. Conoscenza dei parametri e delle caratteristiche dei transistor. Capacità di analizzare graficamente le principali applicazioni dei diodi. Capacità di valutare gli effetti della temperatura sulle caratteristiche dei dispositivi a semiconduttore. Capacità di analisi e sintesi dei circuiti di polarizzazione dei transistor. Autonomia nell'analisi e nella sintesi dei circuiti di media complessità comprendenti dispositivi a semiconduttore. Obiettivi minimi : gli obiettivi relativi a conoscenze e capacità. Amplificatori a componenti discreti -Classificazione di amplificatori. -Amplificatori di potenza. Obiettivi : Conoscenza della tecnica di amplificazione dei segnali Conoscenza delle configurazioni fondamentali utilizzate nell'amplificazione dei segnali. Conoscenza delle caratteristiche e dell'ambito di impiego in linearità e non linearità delle configurazioni fondamentali. Capacità di analisi e sintesi di semplici circuiti di amplificazione. Autonomia nella scelta dei componenti e delle soluzioni circuitali per la risoluzione dei problemi di media complessità. Obiettivi minimi : gli obiettivi relativi a conoscenze e capacità. Amplificatori operazionali -Amplificatori operazionali:applicazioni lineari -Amplificatori operazionali:applicazioni non lineari Obiettivi : Conoscenza delle più diffuse tecniche di generazione, conversione, elaborazione ed acquisizione dei segnali Conoscenza delle funzioni caratteristiche e dell'ambito di impiego in linearità e non linearità ell'amplificatore operazionale. Conoscenza dei principali circuiti utilizzati nella generazione, conversione, elaborazione ed acquisizione dei segnali. Capacità di lettura dei manuali, sia dei componenti, sia delle apparecchiature in relazione al loro impiego. Capacità di analisi e di sintesi di semplici circuiti di generazione, conversione, elaborazione ed acquisizione dei segnali. Autonomia nella scelta dei componenti e delle soluzioni circuitali per la risoluzione dei problemi di media complessità. Obiettivi minimi:gli obiettivi relativi a conoscenze. valutazione formativa (trascrizione degli elementi desunti dalle prove: scritte, orali e grafiche, e dagli osservazione dei risultati in relazione a:

10 GRIGLIA DI VALUTAZIONE DEL DIPARTIMENTO TECNOLOGICO VALUTAZIONE CONOSCENZA DEGLI ARGOMENTI CAPACITA DI UTILIZZARE LE CONOSCENZE CAPACITA DI RIELABORAZIONE USO DEL LINGUAGGIO SPECIFICO VOTO FINALE Massimo VOTO FINALE Nessuna o Inconsistente Gravemente Insufficiente 0,25 0,25 0,25 0,25 1 0,5-1 0,5-1 0,5-1 0, Insufficiente ,4-5 Sufficiente 1,5 1,5 1,5 1,5 6 Buono 1,75-2 1,75-2 1,75-2 1, Distinto Ottimo 2,1-2,5 2,1-2,5 2,1-2,5 2,1-2,5 8,4-10