PIANO DI LAVORO COMUNE Anno Scolastico 2014 2015 Materia: Elettrotecnica ed Elettronica Classe: 4^ elettrotecnici Data di presentazione: 16-09-2014 DOCENTE FIRMA Cottini Marzio Maulini Stefano Pagina 1 di 8
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 MODULO 0 Il regime sinusoidale - Conoscere le proprietà elementari dei componenti elettrici; - Essere in grado di risolvere reti elettriche lineari in regime continuo; - Conoscere le caratteristiche di un segnale sinusoidale e le grandezze elettriche presenti in regime sinusoidale sui componenti elementari. - Conoscere le caratteristiche della corrente alternata e le sue principali proprietà; - Conoscere il modo in cui si genera e come si rappresenta una corrente alternata; - Conoscere le relazioni tra vettori; - Conoscere i possibili modi di collegamento dei componenti elettrici; - Conoscere gli schemi elettrici fondamentali di un circuito per corrente alternata; - Conoscere le modalità di risoluzione dei circuiti in corrente alternata; - Conoscere il significato di potenza attiva, reattiva e apparente; - Conoscere le modalità di rifasamento. Pagina 2 di 8
- Riconoscere i diversi tipi di segnale e definire la frequenza di un segnale in corrente alternata; - Fornire una rappresentazione vettoriale di una grandezza sinusoidale; - Eseguire operazioni tra vettori utilizzando i numeri complessi; - Calcolare la potenza dissipata da un resistore, una bobina e un condensatore; - Calcolare il fattore di potenza di un carico elettrico. - Riconoscere un circuito in corrente alternata costituito da resistenze, induttori e condensatori; - Risolvere semplici circuiti in corrente alternata con carichi in serie e in parallelo; - Semplificare circuiti in corrente alternata apparentemente complessi; - Calcolare la potenza dissipata da un circuito. UNITA' DIDATTICA 1: I componenti e le reti a regime sinusoidale - La funzione sinusoidale; - Rappresentazione vettoriale delle grandezze sinusoidali; - I componenti passivi lineari a regime sinusoidale; - Circuiti serie; - Circuiti parallelo; - Circuiti serie-parallelo. UNITA' DIDATTICA 2: Le potenze a regime sinusoidale - La potenza attiva, reattiva e apparente; - Teorema di Boucherot; - Le linee elettriche; - Il rifasa mento; - La misura delle potenze. OTTOBRE DICEMBRE 1 MODULO Corrente alternata trifase Sistema elettrico, impianto elettrico, normativa, legislativo, carichi convenzionali, parametri elettrici delle linee e dei cavi - Saper analizzare circuiti in regime sinusoidale; - Essere in grado di rappresentare le grandezze elettriche in gioco in forma cartesiana. - Conoscere le grandezze elettriche presenti in un sistema trifase; - Conoscere le connessioni a triangolo e a stella; - Conoscere le relazioni tra tensione e corrente e la potenza nei circuiti con carico equilibrato e con carico squilibrato. - Interpretare e applicare la normativa vigente. - Saper classificare i componenti di un sistema elettrico. - Saper individuare il tipo di utenza per poter calcolare la corrente. - Saper individuare e calcolare i parametri elettrici relativi alla linea elettrica. - Valutare la differenza tra la connessione a stella e la connessione a triangolo; - Analizzare e ricavare le grandezze elettriche in gioco nei sistemi trifase simmetrici con carico equilibrato; - Analizzare circuiti trifase simmetrici con carico squilibrato con e senza conduttore di neutro. - Dimensionare una linea elettrica aerea. - Dimensionare un cavo. - Dimensionare un impianto elettrico in B.T. UNITA' DIDATTICA 3: Le reti nei sistemi trifase - Generatore trifase simmetrico e diverse modalità di collegamento (a stella e a triangolo); Pagina 3 di 8
- l analisi dei sistemi simmetrici equilibrati e squilibrati; - Esame dei collegamenti generatore carico per i sistemi trifase simmetrici ed equilibrati; - Potenze nei sistemi trifase simmetrici ed equilibrati; - Potenze nei sistemi trifase simmetrici e squilibrati; - Caduta di tensione e rendimento di una linea trifase; - Rifasamento di carichi trifase. UNITA' DIDATTICA 4: Misure elettriche inserzione dei wattmetri - Inserzione ARON: Misura della potenza attiva e reattiva - Formula e diagramma di Block - Inserzione RIGHI: Misura della potenza reattiva e determinazione del fattore di potenza con la formula di Block - Inserzione BARBAGELATA: Misura della potenza reattiva e determinazione del fattore di potenza con la formula di Block UNITA' DIDATTICA 5: La componentistica degli impianti civili e industriali e i dispositivi di sicurezza - L impianto elettrico - Normativa e disposizioni. - Sistemi di distribuzione. - Cavi (vengono trattati in TDPEE) - I componenti dell impianto elettrico - Intervento sui componenti attivi - Rischio elettrico e sicurezza UNITA' DIDATTICA 6: Progettazione e dimensionamento impianti in B.T. - L impianto elettrico negli edifici di uso civile - Dimensionamento dei cavi elettrici - Dimensionamento di un conduttore in base alla massima caduta di tensione ammissibile. - Dimensionamento di un conduttore in base alla massima caduta di tensione unitaria. - Dimensionamento di un conduttore in base alla massima perdita di potenza ammissibile. - Dimensionamento di un conduttore con il metodo del bilancio termico. - Determinazione della corrente di impegno e della portata. - Scelta dei cavi per B.T. e determinazione della portata - Dotazione minima dell impianto elettrico - Tipi di linee. - Trasmissione e distribuzione dell energia elettrica. - Rendimento di linea. Variazione di tensione in linea. - Conduttori per linee aeree. - Confronto tra conduttori diversi. - Cenni sugli isolatori per linee aeree. - Cenni sui sostegni per linee aeree. - Conduttori a sbarre. GENNAIO 2 MODULO Introduzione alle macchine elettriche - Conoscere le principali grandezze elettriche e le loro unità di misura; - Conoscere le leggi fondamentali dell elettromagnetismo; - Saper distinguere le diverse forme di energia associate a fenomeni fisici reali. Pagina 4 di 8
- Classificare le macchine elettriche in base alla presenza di parti in movimento e in base alla forma d onda delle correnti in gioco; - Individuare la natura delle potenze di ingresso e di uscita nelle conversioni energetiche operate dalle macchine elettriche; - Conoscere i parametri elettrici e fisici che determinano l entità delle potenze in gioco. - Stimare l entità delle perdite di potenza e del rendimento di una macchina elettrica; - Valutare l incidenza delle perdite sul funzionamento di una macchina elettrica; - Riconoscere, rispetto ai parametri di funzionamento nominale di una macchina elettrica, eventuali anomalie di natura elettrica, meccanica e termica. UNITA' DIDATTICA 7: Introduzione alle macchine elettriche - Classificazioni delle macchine elettriche; - Perdite e rendimento delle macchine elettriche; - Perdite nei conduttori; - Perdite nei circuiti magnetici; - Perdite meccaniche; - Riscaldamento e tipo di servizio; - Dati di targa. FEBBRAIO GIUGNO 3 MODULO Trasformatori - Conoscere le leggi fondamentali dell elettromagnetismo; - Saper analizzare e risolvere circuiti elettrici in corrente alternata monofase; - Saper analizzare e risolvere circuiti elettrici in corrente alternata trifase; - Saper utilizzare la rappresentazione vettoriale e gli strumenti matematici di uso generale; - Saper effettuare un bilancio energetico in una rete elettrica contenente bipoli attivi e passivi. - Conoscere le modalità relative dei trasformatori; - Conoscere le condizioni di funzionamento ideale di un trasformatore; - Conoscere le condizioni di funzionamento reale di un trasformatore; - Conoscere gli schemi elettrici equivalenti e il bilancio energetico del trasformatore monofase; - 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 massima dei sistemi elettrici con trasformatori supposti ideali; - Condurre l analisi di massima dei sistemi elettrici con trasformatori reali; - Calcolare rendimenti e cadute di tensione nel trasformatore monofase; - Condurre l analisi di sistemi elettrici trifase con trasformatori; - Condurre l analisi di massima dei sistemi elettrici monofasi e trifasi con trasformatori in parallelo; - Calcolare rendimenti e cadute di tensione nel trasformatore trifase. UNITA' DIDATTICA 8: Trasformatore monofase - Aspetti costruttivi (nuclei magnetici forma e struttura, avvolgimenti); - Il trasformatore ideale; - Perdite nel trasformatore reale e funzionamento; Pagina 5 di 8
- Funzionamento a vuoto del trasformatore reale; - Funzionamento a carico del trasformatore reale; - Circuito equivalente del trasformatore; - Riporto delle impedenze al primario; - Riporto delle impedenze al secondario; - Bilancio energetico; - Dati di targa del trasformatore reale monofase; - La prova in cortocircuito; - La prova a vuoto nel trasformatore; - Variazione di tensione nel passaggio da vuoto a carico; - Rendimento; - Autotrasformatori; - Trasformatori di misura e di isolamento; UNITA' DIDATTICA 9: Trasformatori trifasi - Il trasformatore trifase - Tipi di collegamenti nel trasformatore trifase; - Prove di funzionamento e dati di targa; - Collegamenti per trasformatori trifase e gruppi angolari; - 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 10: Misure elettriche prove relative al trasformatore trifase - Misura della resistenza degli avvolgimenti; - Prove a vuoto; - Prova di corto circuito. OTTOBRE-MAGGIO 4 MODULO: Le basi dell elettronica analogica - Conoscere le proprietà elementari della materia e le grandezze elettroniche fondamentali; - Saper analizzare le reti in cui siano presenti componenti non lineari; - Saper utilizzare le rappresentazioni grafiche e gli strumenti matematici di uso generale. - conoscere la struttura generica di un sistema elettronico e della comunicazione tra parti analogiche e parti digitali; - conoscere l'insieme delle variabili binarie con gli operatori logici elementari; - saper definire e rappresentare gli operatori logici elementari; - comprendere la differenza tra mondo analogico e mondo digitale; - Riconoscere i componenti analogici; - Usare i diodi raddrizzatori, zener e LED - Usare il transistor bipolare - Usare gli amplificatori - Usare i filtri UNITA' DIDATTICA 11: Diodi e loro applicazioni fondamentali - Fisica del diodo Pagina 6 di 8
- Il diodo raddrizzatore. - I circuiti raddrizzatori. - I diodi zener. - I diodi LED UNITA' DIDATTICA 12: I quadripoli e gli amplificatori - Premessa. - I generatori dipendenti. - L amplificatore e sue caratteristiche. UNITA' DIDATTICA 13: Il transistor e gli amplificatori - Il transistor a giunzione bipolare e le sue curve caratteristiche - Utilizzo del transistor come interruttore - Fisica del transistor UNITA' DIDATTICA 14: Alimentatori - Struttura degli alimentatori - Alimentatori stabilizzati PROVE DI LABORATORIO Il seguente elenco è da ritenersi quale programma minimo e suscettibile di integrazione. Primo quadrimestre: - Misura di potenza in corrente continua - Misura di potenza in c.a. monofase - Esperienze relative all utilizzo dei componenti elettronici analogici e digitali Secondo quadrimestre: - Misura di potenza trifase attiva e reattiva e determinazione del cosϕ mediante inserzione Aron - Misura di potenza attiva e reattiva con metodo Righi; - Misura di potenza attiva e reattiva con metodo Barbagelata; - Misura della resistenza degli avvolgimenti trasformatore trifase; - Prova a vuoto trasformatore trifase; - Prova di corto circuito trasformatore trifase. - Stesura del manuale di collaudo del trasformatore trifase. - Esperienze relative all utilizzo dei componenti elettronici analogici e digitali 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 e parte Elettrotecnica C.E. Tramontana TESTI DI LETTURA, DI CONSULTAZIONE, DISPENSE, FOTOCOPIE: Curve magnetizzazione e relative tabelle, norme UNI sull'approssimazione delle cifre, elenco delle strumentazioni di laboratorio disponibili. Pagina 7 di 8
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 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. 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 8 di 8