PROGRAMMA PRELIMINARE DI ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA (n. 6 ore a settimana di cui n.3 di laboratorio) Classe: 5EL ITIS ELETTROTECNICO a.

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1 ISTITUTO D ISTRUZIONE SUPERIORE "G. VERONESE - G. MARCONI" SEZIONE ASSOCIATA G. MARCONI Via T. Serafin, CAVARZERE (VE) Tel. 0426/ Fax 0426/ ipsiamarconi@veronesemarconi.it - Web: - Cod. Min. VERI Docente: Prof. Pierpaolo Marchesi PROGRAMMA PRELIMINARE DI ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA (n. 6 ore a settimana di cui n.3 di laboratorio) Insegnante Tecnico Pratico: Prof. Sandro Pavanato Classe: 5EL ITIS ELETTROTECNICO a.s: 2018/2019 STRUMENTI DIDATTICI E SUSSIDI UTILIZZATI Libro di testo: G. Conte, Danilo Tomassini Corso di elettrotecnica ed elettronica per l articolazione Elettrotecnica - editore Hoepli vol.2. Libro/i di testo: G. Conte, M. Ceserani, E. Impallomeni Corso di elettrotecnica ed elettronica per l articolazione Elettrotecnica - editore Hoepli vol.3 Fotocopie, dispense, appunti Laboratorio di: Elettrotecnica ed Elettronica PROGRAMMA DIDATTICO MODULO 1: RIPASSO CORRENTE ALTERNATA MONOFASE Risoluzione delle reti elettriche lineari complesse in c.a.: sovrapposizione degli effetti e generatore equivalente di Thevenin; Bilancio delle potenze in una rete elettrica in c.a: Teorema di Boucherot; Caduta di tensione industriale di una linea monofase; Rifasamento di un carico monofase; MODULO 2: CORRENTE ALTERNATA TRIFASE (mod. A2 e A3 vol. 2) Saper operare con sistemi elettrici trifase utilizzati nella produzione, trasmissione e utilizzazione dell energia elettrica. Generatore trifase simmetrico a stella e a triangolo; Carico trifase equilibrato a stella e a triangolo; Metodo di circuito equivalente monofase; Potenza nei sistemi trifase simmetrici ed equilibrati/squilibrati; Caduta di tensione industriale di una linea trifase; Rendimento delle linee elettriche trifase; Rifasamento di un carico trifase; Condizioni di massimo trasferimento di potenza; Misura delle potenze in un sistema trifase a quattro fili; Misura delle potenze in un sistema trifase a tre fili mediante l inserzione Aron; 1 / 8

2 Misura delle potenze in un sistema trifase a tre fili mediante l inserzione Righi. MODULO 3: ASPETTI GENERALI DELLE MACCHINE ELETTRICHE (mod. B2 vol. 2) conoscere la classificazione delle macchine elettriche statiche e rotanti saper distinguere i vari tipi di perdite ai fini del rendimento delle macchine conoscere i fenomeni termici che interessano le macchine durante il loro funzionamento saper determinare la potenza persa a partire dal diagramma di carico saper valutare i tipi di servizio delle macchine elettriche Definizioni e classificazioni Circuiti elettrici e magnetici Perdite negli elementi conduttori Perdite nei nuclei magnetici Perdite negli isolamenti Perdite meccaniche Perdite addizionali Rendimento effettivo e convenzionale di una macchina elettrica Curve ideali di riscaldamento e di raffreddamento Diagramma di carico e potenza nominale Tipi di servizio delle macchine elettriche MODULO 4: MATERIALI E LORO CARATTERISTICHE (mod. B3 vol. 2) conoscere i materiali per la costruzione delle macchine elettriche saper valutare le soluzioni tecnico-economiche per la costruzione di una macchina elettrica Classificazione dei materiali Materiali conduttori: RAME, ALLUMINIO (solo caratteristiche elettriche e meccaniche) Materiali magnetici: FERRO E LEGA FERRO-CARBONIO, LEGA FERRO-CARBONIO-SILICIO, LAMIERE E CRISTALLI ORIENTATI, MATERIALI MAGNETICI PARTICOLARI (solo caratteristiche elettriche e meccaniche) Materiali isolanti: CARATTERISTICHE DEGLI ISOLANTI, TIPI DI ISOLANTI (solo caratteristiche elettriche e meccaniche) Materiali strutturali MODULO 5: TRASFORMATORE (mod. C1 vol. 2) conoscere le principali particolarità costruttive, il principio di funzionamento e gli schemi equivalenti dei trasformatori saper tracciare il diagramma vettoriale del trasformatore, associandolo alle varie condizioni di carico; saper calcolare le caratteristiche di funzionamento di un trasformatore, in relazione alle condizioni di carico e di alimentazione; conoscere i dati di targa di un trasformatore e il loro significato; saper scegliere un trasformatore in relazione al suo impiego, limitatamente agli usi più comuni. 2 / 8

3 Trasformatore monofase Principio di funzionamento del trasformatore ideale FUNZIONAMENTO A VUOTO FUNZIONAMENTO A CARICO POTENZE TRASFORMAZIONE DELLE IMPEDENZE Circuito equivalente del trasformatore reale RAPPORTO DI TRASFORMAZIONE A VUOTO BILANCIO DELLE POTENZE PROVA A VUOTO Funzionamento a carico BILANCIO DELLE POTENZE Circuito equivalente primario Circuito equivalente secondario Funzionamento in cortocircuito PROVA DI CORTOCIRCUITO Dati di targa del trasformatore POTENZA APPARENTE NOMINALE FREQUENZA NOMINALE RAPPORTO DI TRASFORMAZIONE A VUOTO CORRENTI NOMINALI PERDITE E CORRENTE A VUOTO TENSIONE DI CORTOCIRCUITO PERCENTUALE POTENZA DI CORTOCIRCUITO FATTORE DI POTENZA IN CORTOCIRCUITO Variazione di tensione da vuoto a carico Caratteristica esterna Perdite e rendimento Cenni sull autotrasformatore monofase Trasformatore trifase Tipi di collegamento RAPPORTO DI TRASFORMAZIONE Circuiti equivalenti Potenze, perdite e rendimento Variazione di tensione da vuoto a carico Dati di targa del trasformatore trifase Autotrasformatore trifase Criteri di scelta del tipo di collegamento dei trasformatori trifase (escluso zig-zag) PRESENZA DEL CONDUTTORE NEUTRO VALORI NOMINALI DELLE TENSIONI COMPORTAMENTO CON CARICHI SQUILIBRATI Funzionamento in parallelo dei trasformatori Collegamento in parallelo Trasformatori monofase in parallelo Trasformatori trifase in parallelo (esercizio con n. 2 Dyn11 in parallelo su carico trifase equilibrato) Prove sui trasformatori Misura della resistenza degli avvolgimenti: AVVOLGIMENTI TRIFASE, RESISTENZA DI FASE E RESISTENZA MISURATA Misura del rapporto di trasformazione a vuoto Prova a vuoto Prova in cortocircuito Separazione delle perdite nel rame e riporto alla temperatura convenzionale Determinazione del rendimento convenzionale e della variazione di tensione da vuoto a carico 3 / 8

4 MODULO 6: MACCHINA ASINCRONA (mod. B1 e B2 vol. 3) Conoscere le caratteristiche costruttive della macchina asincrona. Conoscere il principio di funzionamento, lo schema equivalente e saper calcolare i parametri. Conoscere i dati di targa. Saper eseguire principali prove di collaudo Struttura generale del motore asincrono trifase: cassa statorica, circuito magnetico statorico, circuito magnetico rotorico, avvolgimento statorico, avvolgimento rotorico, tipi di raffreddamento. Campo magnetico rotante trifase Campo magnetico rotante nella macchina asincrona trifase VELOCITÀ DEL CAMPO MAGNETICO ROTANTE VERSO DI ROTAZIONE DEL CAMPO Tensioni indotte negli avvolgimenti Funzionamento con rotore in movimento, scorrimento FREQUENZA ROTORICA TENSIONI INDOTTE ROTORICHE Circuito equivalente del motore asincrono trifase RAPPRESENTAZIONE ELETTRICA DEL CARICO MECCANICO Funzionamento a carico, bilancio delle potenze POTENZE E LORO BILANCIO RENDIMENTO Funzionamento a rotore bloccato Circuito equivalente statorico Dati di targa del motore asincrono trifase Curve caratteristiche del motore asincrono trifase Caratteristica meccanica del motore asincrono trifase Calcolo delle caratteristiche di funzionamento del motore asincrono trifase Cenni sul funzionamento da generatore e da freno della macchina asincrona Avviamento e regolazione della velocità Aspetti generali Motore con rotore avvolto e reostato di avviamento Motori a doppia gabbia e a barre alte Avviamento a tensione ridotta Regolazione della velocità mediante variazione della frequenza e della tensione Prove sul motore asincrono Misura della resistenza degli avvolgimenti Misura diretta delle caratteristiche di funzionamento del motore asincrono trifase Prova a vuoto SEPARAZIONE DELLE PERDITE NEL FERRO E MECCANICHE Prova in cortocircuito Determinazione dei parametri equivalenti e riporto delle grandezze alla temperatura nominale Determinazione del rendimento del motore asincrono col metodo semi-indiretto MODULO 7: MACCHINA SINCRONA (mod. C1, C2 e C3 vol. 3+APP. Prof.ssa Marchesan) Conoscere le caratteristiche costruttive della macchina sincrona. Conoscere il principio di funzionamento, lo schema equivalente e saper calcolare i parametri. Conoscere i dati di targa. 4 / 8

5 Aspetti costruttivi Struttura generale dell alternatore trifase Rotore e avvolgimento di eccitazione Statore e avvolgimento indotto Sistemi di eccitazione Macchina sincrona trifase TENSIONI INDOTTE NELLE FASI STATORICHE CARATTERISTICA A VUOTO DELL ALTERNATORE BILANCIO DELLE POTENZE Funzionamento a carico, reazione d indotto CIRCUITO PURAMENTE OHMICO CIRCUITO PURAMENTE INDUTTIVO CIRCUITO PURAMENTE CAPACITIVO Circuito equivalente e diagramma vettoriale di Behn-Eschemburg CIRCUITO EQUIVALENTE CON R 1 TRASCURABILE Determinazione dell impedenza sincrona Variazione di tensione e curve caratteristiche CALCOLO DELLA VARIAZIONE DI TENSIONE CARATTERISTICA ESTERNA CARATTERISTICA DI REGOLAZIONE CARATTERISTICA DI CARICO C2.6 Bilancio delle potenze e rendimento RENDIMENTO Funzionamento da motore sincrono Cenni sulla regolazione del motore sincrono Dati di targa della macchina sincrona Motori sincroni monofase Motore sincrono a riluttanza Motore sincrono a isteresi MODULO 8: MACCHINA IN CORRENTE CONTINUA (mod. D1, D2, D3 vol. 3 - APP. Prof.ssa Marchesan) Conoscere le caratteristiche costruttive della macchina corrente continua. Saper determinare, in casi semplici, le caratteristiche di funzionamento del motore a corrente continua in base alle condizioni di alimentazione e di carico. Conoscere i dati di targa. Saper eseguire principali prove di collaudo Aspetti costruttivi Struttura generale della macchina a corrente continua Nucleo magnetico statorico Avvolgimento induttore Nucleo magnetico rotorico Avvolgimento indotto Collettore e spazzole Generatore a corrente continua Macchina rotante con collettore TENSIONE INDOTTA E CARATTERISTICA A VUOTO POTENZA E COPPIA NEL FUNZIONAMENTO A VUOTO 5 / 8

6 Funzionamento a carico, cenni sulla reazione d indotto EFFETTI DELLA REAZIONE D INDOTTO Bilancio delle potenze, rendimento Dinamo con eccitazione indipendente CARATTERISTICA ESTERNA CARATTERISTICA DI REGOLAZIONE Dinamo con eccitazione in derivazione CARATTERISTICA ESTERNA Dinamo tachimetrica Dati di targa del generatore in corrente continua Motore a corrente continua Principio di funzionamento Funzionamento a carico AVVIAMENTO DEL MOTORE Bilancio delle potenze, coppie e rendimento Caratteristica meccanica MOTORE CON ECCITAZIONE INDIPENDENTE MOTORE CON ECCITAZIONE DERIVATA MOTORE CON ECCITAZIONE SERIE REGOLAZIONE A COPPIA COSTANTE REGOLAZIONE A POTENZA COSTANTE REGOLAZIONE MISTA Quadranti di funzionamento della macchina a corrente continua Dati di targa dei motori a corrente continua MODULO 9: COMPONENTI ELETTRONICI (APP. Prof.ssa Marchesan) conoscere i principi di funzionamento dei principali componenti elettronici Semiconduttori e componenti elettronici: semiconduttori, componenti elettronici a semiconduttore, diodo a giunzione P-N, diodo Zener, SCR, TRIAC, caratteristiche costruttive, principio di funzionamento, curve caratteristiche V-I, circuiti di applicazione; circuito di polarizzazione del diodo Zener, effetto di stabilizzazione della tensione; esempio di progetto; MODULO 10: ELETTRONICA DI POTENZA (mod. A1, A2, A3 vol. 3 APP. Prof.ssa Marchesan) conoscere i principi di funzionamento dei diodi conoscere le curva caratteristica del diodo saper condurre l analisi per via grafica e analitica del funzionamento di circuiti applicativi con diodi saper progettare circuiti applicativi con diodi conoscere i principi di funzionamento dei vari componenti elettronici; conoscere le curva caratteristica dei vari componenti elettronici Semiconduttori e componenti elettronici: semiconduttori, componenti elettronici a semiconduttore, diodo a giunzione P-N, diodo Zener, SCR, TRIAC, caratteristiche costruttive, principio di funzionamento, curve caratteristiche V-I, circuiti di applicazione; circuito di polarizzazione del diodo Zener, effetto di stabilizzazione della tensione; esempio di progetto; 6 / 8

7 Circuiti convertitori: generalità sulla conversione dell'energia elettrica; raddrizzatori non controllati: monofase ad una e a due semionde (con trasformatore a presa centrale a ponte di Graetz). raddrizzatori controllati mediante SCR: raddrizzatore monofase ad una semionda, raddrizzatore monofase semicontrollato a ponte di Graetz, raddrizzatore trifase semicontrollato a ponte (schemi, principio di funzionamento, grafici della tensione di ingresso e di uscita, valore della componente continua della tensione di uscita Vum in funzione dell'angolo d'innesco φi ; andamento della tensione di uscita, con carico ohmico e ohmico-induttivo. MODULO 11: AZIONAMENTI ELETTRICI - MOTORI SPECIALI (mod. E1, vol. 3) conoscere i principali tipi di azionamenti Motori elettrici per azionamenti; Azionamenti con motore cc; Azionamenti con motore ac Azionamenti con motore a passo Azionamenti con motore brushless LABORATORIO 1. Misure di potenza in un sistema trifase simmetrico ed equilibrato/squilibrato: carico a stella senza/con neutro; 2. Prova a vuoto e in cortocircuito su trasformatore monofase; 3. Prova a vuoto e a rotore bloccato di un motore asincrono trifase; 4. Prova a vuoto di una dinamo ad eccitazione separata per il rilievo della caratteristica di eccitazione. METODOLOGIA DIDATTICA Lezioni frontali Lezioni dialogate e/o interattive Lavori di gruppo Attività di laboratorio Didattica laboratoriale (lavoro cooperativo, gruppi) MODALITA' DI VALUTAZIONE E CRITERI Valutazione iniziale Si ritiene indispensabile mettere in atto una valutazione iniziale delle conoscenze e abilità di partenza degli alunni per meglio calibrare l azione formativa, attraverso: l analisi dei prerequisiti l attenzione per le situazioni personali (bisogni, interessi, bagaglio di esperienze di apprendimento, ecc.) l individuazione delle competenze di base attese 7 / 8

8 Valutazione Formativa e Sommativa I criteri valutativi saranno messi in atto sia durante tutto l anno scolastico (valutazioni in itinere), al fine di garantire un regolare monitoraggio della situazione di apprendimento ed un eventuale recupero delle difficoltà, sia alla conclusione di ogni singolo quadrimestre (valutazione sommativa). Gli elementi che concorreranno, altresì, al formarsi della valutazione saranno: partecipazione al dialogo educativo; comportamento in classe e rapporto con compagni e con il docente; impegno dimostrato; abilità e conoscenze conseguite in ciascuna disciplina Per i criteri di valutazione si fa riferimento alla griglia di corrispondenza dei voti ai descrittori di livello per il primo e secondo Biennio Riformato che è pubblicata nel POF dell istituto. ATTI VIT A DI RECUPERO, CONSOLIDAME NTO, RINFORZO Recupero: Curricolare ed in itinere. Consolidamento: ripasso dei principali contenuti teorici dopo motivata richiesta da parte degli alunni; in occasione della correzione in classe degli elaborati prodotti dagli alunni; mediante il dibattito suscitato nella classe durante le interrogazioni orali. Rinforzo: esercitazioni durante la normale trattazione dei contenuti; esercitazioni in prossimità dei momenti di verifica scritta. Cavarzere, 11/09/2018. Gli insegnanti: Prof. Pierpaolo Marchesi Prof. Sandro Pavanato 8 / 8