FINALITA' RELAZIONE ELETTROTECNICA L'insegnamento di Elettrotecnica, formativo e propedeutico, deve fornire agli allievi essenziali strumenti di interpretazione e valutazione dei fenomeni elettrici, elettromagnetici ed elettromeccanici e buona capacità di analisi di circuiti, apparecchi e macchine. A tal fine esso integra l'analisi funzionale nella rilevazione di laboratorio, riassumendo in un unico processo formativo l'elettrotecnica e le relative misure. Per l'indirizzo di Elettrotecnica e Automazione si evidenzia la necessità che gli allievi acquisiscano sicura cognizione degli ordini di grandezza e capacità valutative per la scelta di macchine ed apparecchiature in relazione ai tipi di servizio, ai settori d'impiego e alle condizioni d'installazione. OBIETTIVI DI APPRENDIMENTO Al termine del corso l'allievo dovrà aver acquisito la capacità di: analizzare e dimensionare reti elettriche lineari e non lineari; conoscere i principi di funzionamento e le caratteristiche delle macchine elettriche in relazione al loro impiego; analizzare le caratteristiche funzionali degli elementi, dei sistemi di generazione, conversione, trasporto e utilizzazione dell'energia elettrica; conoscere e saper utilizzare strumenti e metodi di misura delle grandezze elettriche; collaudare sistemi elettrici ed in particolare di macchine ed impianti elettrici; conoscere e saper applicare le norme di protezione e di prevenzione degli infortuni di natura elettrica; essere in grado di adoperare i manuali tecnici e di saper interpretare la documentazione tecnica del settore. OSSERVAZIONI Il programma è stato svolto in gran parte, anche se approfondito a campioni nei risvolti più teorici, per non rendere difficile il dialogo didattico con l intera classe. Sufficiente la partecipazione al dialogo educativo e mediamente accettabile l interesse verso la materia. Gli esiti non pienamente sufficienti sono legati ad un ridotto impegno casalingo. Qualche lieve miglioramento si è manifestato nella seconda parte dell anno scolastico, coinvolgendo gli alunni nelle attività pratiche, anche nella prospettiva di dover affrontare un progetto articolato di tesina, che richieda conoscenze non superficiali e capacità adeguate di analisi e di sintesi.
PROGRAMMA SVOLTO RICHIAMI CONCETTI ANNI PRECEDENTI Grandezze magnetiche e loro legami, circuiti magnetici Interazioni tra circuiti elettrici e campi magnetici Circuiti in corrente alternata Sistemi trifase ELEMENTI GENERALI SULLE MACCHINE ELETTRICHE Materiali conduttori, magnetici, isolanti Perdite meccaniche Potenze e rendimento TRASFORMATORE MONOFASE Funzionamento a vuoto Funzionamento a carico Circuito elettrico e reti equivalenti al primario e al secondario Funzionamento in cortocircuito Caratteristiche di funzionamento: potenze e rendimento, variazione di tensione TRASFORMATORE TRIFASE Funzionamento a vuoto Funzionamento a carico Circuito elettrico e reti equivalenti al primario e al secondario Funzionamento in cortocircuito Caratteristiche di funzionamento: potenze e rendimento, variazione di tensione Parallelo dei trasformatori Trasformatori speciali CAMPO MAGNETICO ROTANTE Vettori rotanti Campo rotante trifase: velocità sincrona, disposizione degli avvolgimenti FEM indotta: fottare di forma, fattore di distribuzione e fattore di passo Macchine statiche a campo rotante: trasformatore a campo rotante, variatore di fase MOTORE ASINCRONO Funzionamento a vuoto e a carico: schema elettrico equivalente Caratteristiche di funzionamento: potenze e rendimento, caratteristica meccanica Diagramma circolare: analisi e individuazione del rendimento e del punto di lavoro Avviamento: avviamento senza carico e con carico applicato Regolazione velocità: reostato rotorico,commutazione dei poli e variazione frequenza Elementi costruttivi dei motori: statore, rotore e raffreddamento
GENERATORE SINCRONO Funzionamento a vuoto e a carico: fem indotta e reazione d'armatura Studio dell'alternatore: metodo di Behn Eschenburg e metodo di Potier Caratteristiche di funzionamento: potenze, perdite e rendimento e caduta di tensione Macchina sincrona collegata alla rete: condizione di parallelo e verifica Diagramma circolare: macchina sincrona funzionante da generatore o da motore GENERATORE A CORRENTE CONTINUA Caratteristiche costruttive dello statore e del rotore e funzionamento del collettore Funzionamento a vuoto: fem indotta e potenze a vuoto Funzionamento a carico: fem indotta e reazione d'armatura Caratteristiche di funzionamento: potenze e rendimento, caratteristica esterna Dinamo ad eccitazione parallelo Dinamo ad eccitazione serie Dinamo ad eccitazione composta a corta derivazione e a lunga derivazione MOTORE A CORRENTE CONTINUA Funzionamento a vuoto e a carico: perdite e rendimento e caratteristica meccanica Avviamento e regolazione della velocità Motore ad eccitazione serie, ad eccitazione parallelo e ad eccitazione composta MOTORI SPECIALI Motori a passo e motori brushless Principio di funzionameno e caratteristiche costruttive CENNI SUI CONVERTITORI Generalità sulla conversione e breve panoramica sui componenti elettronici utilizzati Conversione AC-AC (già affrontata con lo studio del trasformatore) Conversione AC-DC: raddrizzatori (richiami, studio già affrontato in elettronica) Conversione DC-AC: inverter Inverter a transistor e a tiristori Inverter parallelo e serie Inverter trifase Conversione DC-DC: convertitori non isolati e convertitori con trasformatori Convertitori non isolati: Buck, Boost e Buck-Boost Convertitori con trasformatori: Flyback, Forward e Puch-pull
CRITERI DI VALUTAZIONE 1-2 del tutto insufficiente: l alunno ignora le nozioni più elementari e/o rifiuta la verifica, consegna in bianco le prove o le esegue in maniera del tutto errata; 3 scarso: l alunno possiede qualche conoscenza su una parte assai limitata del programma e non è in grado di effettuare alcuna analisi; 4 insufficiente: l alunno coglie aspetti marginali o irrilevanti di qualche argomento per cui le sue conoscenze risultano frammentarie e superficiali; 5 mediocre: l alunno fornisce risposte limitate, ha una dimensione conoscitiva mnemonica e lacunosa degli argomenti; non approfondisce, effettua analisi superficiali e disorganiche ed utilizza una terminologia imprecisa; 6 sufficiente: l alunno ha una conoscenza generale degli argomenti, che esprime talvolta in modo mnemonico, se guidato sa effettuare una sintesi in forma semplice ed accettabile; 7 discreto: l alunno conosce i contenuti in maniera adeguata, pur se parzialmente sa rielaborare in maniera personale e contestualizzare le sue conoscenze usando un linguaggio abbastanza corretto; 8 buono: l alunno conosce i contenuti in maniera puntuale, sa sintetizzare gli argomenti ed è capace di effettuare collegamenti e confronti, sa organizzare in modo autonomo le conoscenze acquisite e le espone con sicurezza, precisione e linguaggio appropriato; 9 ottimo: l alunno ha una conoscenza approfondita dei contenuti e li espone in maniera efficace, mostrando padronanza del mezzo linguistico, effettua analisi critiche personali e sintesi corrette ed originali; 10 eccellente: il livello precedente è arricchito da approfondimenti che evidenziano particolari capacità di giudizio e autonomi punti di vista.
Allegati alla relazione: compito elettrotecnica Gennaio ( trasformatore trifase) compito elettrotecnica Marzo ( motore asincrono) compito elettrotecnica Maggio ( macchina sincrona e macchina a collettore) simulazione II prova