SOLUZIONE SECONDA PROVA SCRITTA - indirizzo TIEL - Esami di stato 2014 IPSIA G. FERRARIS - Fasano

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1 SOLUZIONE SECONDA PROVA SCRITTA - indirizzo TIEL - Esami di stato 2014 IPSIA G. FERRARIS - Fasano

2 QUESITO N. 1 MT1 QUADRO COMPRESS. L 80 m UTENZE TRIFASI POMPE 1,5 KW REGOLATORE VELOCITA POMPE 3,6 KW SOLLEV. RIFASATORE MT2 DEVIATORE QUADRO UTENZE MONOFASI ILLUMIN. 2,5 KW CARICHI 4 KW INVERTER TRIF. INVERTER MONOFASE IMPIANTO FOTOVOLTAICO ACCUMULATORI DESCRIZIONE I carichi sono divisi in due gruppi (utenze trifasi ed utenze monofasi) facenti capo rispettivamente a due quadri elettrici contenenti gli organi di comando e di protezione. Tutto il sistema è alimentato da rete trifase a 400/230V (ipotesi aggiuntiva n.1). Al quadro delle utenze trifase, oltre ai motori, è collegato anche un rifasatore automatico, che interviene in modo che a monte del quadro risulti sempre un cosφ1 (ipotesi aggiuntiva n. 2). Le utenze monofase in emergenza possono essere alimentate da un impianto fotovoltaico dotato di un gruppo di accumulatori. Il passaggio può avvenire tramite un deviatore ad intervento manuale o automatico. Per ottenere una tensione alternata monofase dagli accumulatori è necessario interporre un inverter monofase ( convertitore cc ca). L impianto fotovoltaico, composto da pannelli da 40 Volt ciascuno, deve presentare in uscita una tensione adatta per alimentare due inverter, uno monofase ed uno trifase specifico per il riversamento dell energia in rete. Ipotizzando per i due inverter una tensione di entrata di 360 Volt c.c., il sistema fotovoltaico deve essere costituito da 9 pannelli da 40 Volt collegati in serie (ipotesi aggiuntiva n. 3).

3 QUESITO N. 2 Per dimensionare la linea di alimentazione a monte del quadro delle utenze trifasie occorre calcolare la corrente che la attraversa. Osserviamo che a monte del suddetto quadro elettrico si ipotizza un cosφ 1, e quindi per il calcolo della corrente occorre considerare solo la somma delle potenze attive. Ognuno dei carichi trifasi ha una potenza attiva effettiva diversa da quella nominale data della traccia, perché occorre considerare il fattore di utilizzazione ed il fattore di contemporaneità. Risulta P eff Pn x Ku x Kc La potenza attiva totale si ottiene sommando le singole potenze: Ptot Σ P eff I calcoli per ottenere la potenza totale sono inseriti nella seguente tabella: N. Potenza nominale [W] Ku Kc Potenza Effettiva [W] Compressore , Pompe ,7 0, Pompe ,7 0, Imp. di sollevamento , Potenza attiva totale [W] La corrente in linea sarà Ib Ptot/(1,73* U) / (1,73 x 400) 150,8 A L interruttore di protezione (MT1) a monte della linea deve avere una corrente nominale più grande di Ib, e tra gli interruttori disponibili scegliamo un interruttore con: In 160 A Consultando i manuali tecnici, la linea di alimentazione deve avere una sezione di 70 mm 2, perché la sua portata è Iz 171 A e quindi risulta verificata la relazione Ib In Iz Verifichiamo la caduta di tensione per una linea trifase lunga 80 metri: U (u x L x Ib) / 1000 dove u rappresenta la caduta di tensione unitaria della linea desumibile da una tabella presente sui manuali tecnici, L è la lunghezza della linea in metri, Ib la corrente che attraversa la linea. Quindi: U (0,568 x 80 x 150,8) / ,85 Volt In termini percentuali U% (6,85/400 ) x 100 1,71 % La caduta di tensione in linea è accettabile, essendo minore del 4%.

4 QUESITO N. 3 La corrente assorbita dal motore dell impianto di sollevamento è data dalla formula: I P eff / (1,73 x V x cosφ) 4400 / (1,73 x 400 x 0,9) 7 A La velocità di rotazione è: n n o - s ( 0,025 x 1500) ,5 1462,5 giri/minuto La potenza meccanica è: Pm P eff x η P eff x 0, x 0, W La coppia sviluppata sarà: C Pm/ω 3696 / (2 π n/60) 24,1 Nm QUESITO N. 4 L impianto di sollevamento è dotato di motore asincrono trifase e per poterne variare la velocità occorre variare la frequenza della tensione di alimentazione tramite un convertitore di frequenza. In pratica un convertitore di frequenza è costituito da un raddrizzatore (ca cc) seguito da un inverter a frequenza variabile (cc ca). M c.a. c.c. c.a. rete raddrizzatore inverter motore Si possono scambiare pareri in merito alla soluzione di questa prova, comunicandoli attraverso al seguente indirizzo: awttce chiocciola tin punto it

5 PROBLEMA DI AUTOMAZIONE Questo è lo schema funzionale dell automazione dell impianto di sollevamento. LEGENDA S1 C FCS T0 S1 Pulsante di avvio S0 Pulsante di arresto in emergenza C Sensore di carico S0 S0 FCS Fine corsa superiore FCI Fine corsa inferiore FCS FCI T0 Temporizzatore Contattore marcia avanti Contattore marcia indietro T0 FUNZIONAMENTO L impianto di sollevamento è azionato da un motore asincrono con inversione di marcia. Premendo il pulsante di avvio S1, collegato in serie con il sensore di carico C, si eccita il contattore che avvia il motore nel senso della marcia avanti. Il motore si arresta quando il montacarichi raggiunge il livello finale e commuta il finecorsa superiore FCS. Lo stesso finecorsa FCS alimenta il temporizzatore T0, che chiude il suo contatto di uscita dopo il tempo prestabilito. Il contatto di T0 eccita il contattore che avvia il motore nel senso della marcia indietro. Il motore si arresta quando il montacarichi raggiunge la posizione del finecorsa inferiore FCI. Il motore può ripartire solo in marcia avanti tramite il comando manuale del pulsante S1. In ogni istante il motore può essere arrestato premendo il pulsante S0. I contatti e, inseriti in serie alle bobine dei contattori e, realizzano un interblocco che impedisce la contemporanea eccitazione delle due bobine ed il conseguente cortocircuito tra le fasi della linea di potenza che alimenta il motore. Sulla base dello schema funzionale suesposto è semplice programmare un PLC. OFFERTA SPECIALE PER LE SCUOLE Offerta per realizzazione di progetti didattici sulle energie alternative in Istituti tecnici e professionali: n. 10 manuali di autocostruzione Soluzioni per turbine eoliche per gli allievi di una classe; n. 1 manuale per il docente; n. 1 CD per il docente con video, presentazioni, tesi sulle energie rinnovabili (n. 100 file); Assistenza on-line per i progetti didattici. Costo: 100 euro compresa la spedizione (ordine tramite a: awttce chiocciola tin punto it) Sito di riferimento: