Soluzione 2° Prova Scritta Di Elettrotecnica - ITIS Elettrotecnica e automazione esami 2010

[Benny Pascucci]

Per chi vuole tenersi in forma riporto la traccia del compito di Elettrotecnica assegnata agli esami di Stato 2010 (ITI INdirizzo Elettrotecnica e automazione)

Una linea elettrica trifase, avente resistenza 3,2 Ω e reattanza 6,0 Ω, alimenta a 400 V - 50 Hz un motore asincrono trifase a gabbia di scoiattolo da 20 kW a 6 poli.

Il motore presenta a pieno carico le seguenti caratteristiche:

- η=0,87

- cosφ=0,8

- s%= 3

All'avviamento a pieno carico, la corrente di spunto è pari a 5,8 volte la corrente nominale. Per esigenze di servizio il motore deve essere avviato con una coppia di spunto pari a 100 Nm.

Il candidato, fatte le eventuali ipotesi aggiuntive, che ritiene necessarie, calcoli la coppia fornita a pieno carico e relazioni sulle condizioni di avviamento cui è sottoposto il motore. Individui e dimensioni il dispositivo che consente di soddisfare le condizioni richieste all'avviamento, giustificando le scelte operate, e determini il rendimento del sistema.

Inoltre, il candidato, nell'ipotesi che il motore debba fornire la stessa coppia, con riduzione di velocità del 10%, illustri il sistema di regolazione e ne effettui il dimensionamento di massima.

Infine, il candidato valuti la necessità di effettuare il rifasamento e esponga gli eventuali benefici che si ottengono in relazione al risparmio energetico.

Durata della prova 6h.

E' consentito l'uso di calcolatrici non programmabili e manuali tecnici.

Attenzione che nella traccia c'è una bestialità....

Ah dimenticavo.... è facilissimo!!!!

Edited June 23, 2010 by Benny Pascucci

[rguaresc]

Attenzione che nella traccia c'è una bestialità.

Quel motore assorbe circa 40 A con una resistenza di linea di 3,2 Ω e la caduta e' semplicemente mostruosa.

[Benny Pascucci]

Quel motore assorbe circa 40 A con una resistenza di linea di 3,2 Ω e la caduta e' semplicemente mostruosa.

Già...non si può neanche parlare di caduta...

Se quelli fossero i valori corretti di resistenza e reattanza complessiva della linea, considerando che la corrente è 43 A, la cdt sarebbe 458 V, ossia la tensione ai capi del motore sarebbe praticamente zero.....

Ovvio, che se uno studente avesse consegnato in bianco, con la frase stringata riportata da rguaresc....avrebbe preso il massimo....

Ma andiamo avanti, quell'informazione, va usata solo nell'ultimo quesito.

Supponiamo che la traccia parta da:

alimenta a 400 V - 50 Hz un motore asincrono trifase.....

[Edge]

"" 3,2 Ω e reattanza 6,0 Ω""

Incominciamo bene. Anche le unità di misura si sprecano. Si vede che Ω/km non si usa più

[magoxax]

Ormai sono più di 20 anni che non mi applico in certi esercizi però una risposta posso darla.

Individui e dimensioni il dispositivo che consente di soddisfare le condizioni richieste all'avviamento

Viste le caratteristiche della rete direi "gruppo elettrogeno in loco".

[Benny Pascucci]

Si vede che Ω/km non si usa più....

Eh...magari fosse quello il problema....

Un FG7 multipolare da 6 mmq ha una resistenza chilometrica di 4,2 Ω/km e ci potrebbe anche stare, ma la bestialità ancora piu grande è nel valore della reattanza chilometrica, che per un cavo da sei vale appena 0,085 Ω/km.....

[Edge]

Si si, il mio era solo un pò di sarcasmo . Nemmeno il mio professore di impianti colpito da andropausa avrebbe fatto di meglio.

Sono un pò arrugginito anche perchè da perito elettrotecnico mi sono laureato in ingegneria robotica e ho preso uno stampo più elettronico. Vediamo se concludo qualcosa:

Pa = 20000/0.87 = 23kW

In = Pa/rad(3)x400x0.8 = 42A

n1 = 60xf1/p = 60x50/3 = 1000giri/min

n2=n1x(1-s) = 1000x(1-0.03)=970 giri/min

Omega2 = 2pigrecoxn2/60 = 2x3,14x970/60 = 102 rad/sec

Calcolo la coppia a pieno carico (forse):

Tu = 20000/102 = 196 Nm

Vediamo il rendimento...

Pjl = 3 x RL x In^2 = 16 kW

nL = Pa / Pa+Pjl = 0,6

ns (rendimento del sistema) = nLxnM = 0.57

Adesso mi fermo un attimo per vedere le castronerie che ho scritto e poi scrivere la formula della coppia dell'asincrono è un po' lunga

[Benny Pascucci]

Si si, il mio era solo un pò di sarcasmo smile.gif . Nemmeno il mio professore di impianti colpito da andropausa avrebbe fatto di meglio.

Sono un pò arrugginito anche perchè da perito elettrotecnico mi sono laureato in ingegneria robotica e ho preso uno stampo più elettronico. Vediamo se concludo qualcosa:

Pa = 20000/0.87 = 23kW

In = Pa/rad(3)x400x0.8 = 42A

n1 = 60xf1/p = 60x50/3 = 1000giri/min

n2=n1x(1-s) = 1000x(1-0.03)=970 giri/min

Omega2 = 2pigrecoxn2/60 = 2x3,14x970/60 = 102 rad/sec

Calcolo la coppia a pieno carico (forse):

Tu = 20000/102 = 196 Nm

Fin qui...tutto

Il rendimento è sbagliato.....per rendimento del sistema, intende il rendimento del motore e del sistema capace di avviarlo con una coppia da 100 Nm.

[rguaresc]

Il sito del corrriere della sera pubblica una soluzione che:

- Calcola la tensione per avere coppia pari a 100 Nm col rapporto dei quadrati della tensioni ed e' corretto, ma fa il rapporto usando la coppia nominale e non la coppia di spunto a piena tensione che e' ben diversa e non immediata da trovare.

- regola la velocita' abbassando la tensione. Per un piccolo motore si puo' anche fare ma per un 20 kW lo scorrimento del 10% dissipa il 10% della potenza trasmessa al traferro, cioe' circa 2,2kW che scaldano il rotore.

[Benny Pascucci]

Concordo con rguaresc....io ho svolto diversamente, utilizzando la coppia di spunto.

Nella traccia, l'estensore, chiedeva di fare delle ipotesi aggiuntive.

Una di queste era quella di assumere per motori di questa taglia una coppia di spunto a tensione nominale pari a 1,5 volte quella nominale.

Ossia Ts=1,5*Tn

a questo punto bastava fare una semplice proporzione:

T's:Vx^2=Ts:Vn^2

da cui Vx=sqr(T's/Ts)*Vn=232 V

che fa deporre per un banale avviatore stella-triangolo.....

In questo caso, il rendimento del sistema, potendo assumere il rendimento dell'avviatore, pressocchè unitario, è quello del motore, ossia 0,8.

Per la regolazione di velocità si tratta di fare un banale controllo in frequenza, tenendo il rapporto U/f costante.....

Altro che autotrafo a presa centrale, etc etc.....

Visti i dati di Impedenza della linea di alimentazione del MAT si desume che tale linea è quella del fornitore di energia elettrica, per cui nel rendimento del sistema non se ne terrà conto dato che la linea non alimenterà solo il MAT.

Non ho parole riguardo questa considerazione...... Edited June 23, 2010 by Benny Pascucci

[Edge]

Altro che autotrafo a presa centrale

Mah. Per me non hanno studiato sull'Olivieri-Ravelli

Per ridurre la velocità si diminuiscono frequenza e tensione mantenendo costante il rapporto U/f. Per avere una riduzione della velocità del 10% occorre diminuire la frequenza e la tensione media del 10%.

Circa il dimensionamento del gruppo inverter si può anche dimensionare al 10% in più della potenza nominale assorbita dal carico.

Occorrerebbe anche aumentare il valore di induzione massima.

[Edge]

Per quanto riguarda il rifasamento, la potenza reattiva per la batteria di condensatori che interessa è:

Xc = 1/Wc

Qc=3x(Ufase^2)/Xc

Poi occorre fare delle considerazioni sul collegamento delle batterie a stella o triangolo. Se a triangolo abbiamo che la capacità di ogni fasesi riduce di 1/3 che a stella, mentre a stella la tensione di fase si riduce di rad(3) volte.

Con una batteria di condensatori a triangolo si ha che C è di circa 42 uF (a me viene così).

Domani mi faccio dare da qualcuno il corriere per vedere la soluzione. Mi piacciono questi giochetti. Alle superiori mi piacevano molto. Poi se non si fa più allenamento ci si dimentica un pò le formule ma i concetti rimangono e si sa dove andarli a trovare (ovviamente se a suo tempo si ha studiato).

[Benny Pascucci]

Mah. Per me non hanno studiato sull'Olivieri-Ravelli

Già e non sanno cosa si sono persi.....

Bravo edge...niente male per un ing. robotico....

Infatti l'inverter deve lavore a 45 Hz e 360 V, che corrisponde ai due 10% da te ipotizzati.

Concordo col dimenionamento dell'inverter,

Sinv>=(Pn/(eta*cosfi))*1,1=(20/(0,87*0,8))=31,6------->35 kVA

Domani mi faccio dare da qualcuno il corriere per vedere la soluzione.

No no...le soluzioni sono ONLINE...clicca qui

Edited June 23, 2010 by Benny Pascucci

[Edge]

Grazie per il link

niente male per un ing. robotico

Beh, grazie. Qualcosa ricordo ancora. L'importante sono sempre i concetti. E comunque chi studia elettrotecnica, poi rimane nel DNA.

Per uno studente dell'ITIS dovrebbe essere stato molto fattibile come esame.

Anche se OT ti racconto in 2 righe una chicca:

all'esame di abilitazione per la professione di ingegnere, un ingegnere robotico può iscriversi o al settore A - Industriale o al settore B-Informazione. Venendo da uno stampo elettrotecnico, io ho sempre preferito applicare lo studio della robotica al settore industriale, quindi al controllo degli azionamenti, all'elettronica di potenza, ai processi, etc... e quindi mi sono iscritto al settore Industriale. Bè, all'esame di abilitazione, alla prova scritta, per il settore industriale, eravamo solo in due di ingegneri robotici e guarda caso anche l'altro candidato si era diplomato in elettrotecnica alle superiori. La commissione però alla prova scritta non sapeva come fare in quanto non erano mai capitati due ingegneri robotici che volevano iscriversi al settore industriale e quindi non avevano una prova scritta per noi due, ma solo per gli ingegneri elettrici, meccanici, chimici e gestionali che invece hanno solo la possibilità di iscriversi al settore industriale. Allora, anzichè ritirarci, abbiamo deciso di svolgere la prova scritta che avevano gli ingegneri elettrici. Muniti entrambi del Manuale Cremonese e dell'Olivieri-Ravelli abbiamo svolto la prova. Entrambi abbiamo superato ottimamente l'esame di abilitazione!

[bellcar]

sul rifasamento cosa mi dite?.

se prevedo un inverter per lavorare a 45 Hz e l' inverter è dotato di reattanza DC il cosfi è superiore a 0,95 => non mi serve rifasare.

comunque mi chiedo chi scrive e pensa questi esami? ma a mai visto un cavo?

comunque rimanderei a settembre l' autore .

[Benny Pascucci]

comunque mi chiedo chi scrive e pensa questi esami?

Solitamente i dirigenti tecnici del Ministero, quelli che un tempo si chiamavano ispettori, che gerarchicamente stanno sopra ai dirigenti scolastici (presidi) e questi ultimi ai docenti.

ha mai visto un cavo?

Da come è scritta la traccia, penso propio di no....

comunque rimanderei a settembre l' autore .

Ha avuto una punizione peggiore....nell'era telematica non ci si può permettere un simile svarione....in un sacco di siti è messo alla berlina.....in uno di questi, un mio amico molto pungente scrive "Lo metterei nela gabbia di scoiattolo e lo farei correre"....

Per uno studente dell'ITIS dovrebbe essere stato molto fattibile come esame

Concordo, ma, quella bestialità iniziale credo ne abbia fuorviati tanti...

Qualcosa ricordo ancora. L'importante sono sempre i concetti.

Questo è l'importante...."hai cultura se riesci a parlare di un argomento padroneggiandolo, dopo che hai dimenticato tutto".

[Livio Orsini]

Gli svarioni dei temi d'esame sono sempre esistiti. Molti decenni fa, quando lo sostenni io, l'esame scritto di elettronica generale prevedeva il calcolo del guadagno in tensione e della stabilità in corrente di unmpli a transistori sempre saturo; saturo perchè era stata sbaglaita la polarizzazione.

[Benny Pascucci]

AGGIORNAMENTO.....

La mattina dell'esame, un collega, subito dopo aver letto la traccia, prende il telefono e chiama al Ministero esprimendo dei dubbi educati sulla correttezza dei dati:

Una linea elettrica trifase, avente resistenza 3,2 Ω e reattanza 6,0 Ω

ricevendo in risposta "Lo sappiamo, lo sappiamo che ci sono dati errati nella traccia, ma, abbiamo preferito lasciare così, per vedere se qualcuno se ne accorgeva"....

Edited July 22, 2010 by Benny Pascucci

[Nino1001]

La traccia va bene ed è ottima. E' la domanda che è sbagliata.

la domanda corretta è : "Trovare in 10 minuti l'errore nascosto nella traccia".

Ma anche qui la domanda può non essere corretta. Non essere corretta perchè una simile domanda presume che gli studenti abbiano usato come libri di testo ANCHE dei cataloghi aziendali.

Più in generale dovremmo fermarci a riflettere su domande del tipo:

A ) Sono proprio necessari tre tipi di scuole e tre figure professionali? (IPSIA 3 anni, IPSIA 5 anni, ITIS 5 anni).

B ) Ci vogliono veramente 3 anni di scuola per diventare elettrecisti?

Nella Svizzera degli anni 80 per diventare elettrecisti , subito dopo le "scuole medie" si facevano due anni di apprendistato in azienda alternati da 2 giorni di scuola settimanli. Le materie, molto pratiche, prevedevano anche educazione civica e sicurezza sul lavoro.

Da noi, inutile negarlo, diamo molta importanza al diploma ed, eventualmente, al relativo titolo, e qui si può apire un secondo post formulato sulla domanda: Nei vostri viaggi all'estero come vengono interpellati i responsabili? (dottore, ingegnere o semplicemente Herr o Mister?).

Edited July 22, 2010 by Benny Pascucci

[Benny Pascucci]

La traccia va bene ed è ottima. E' la domanda che è sbagliata.

la domanda corretta è : "Trovare in 10 minuti l'errore nascosto nella traccia".

Ninooo, ma credi veramente che fossero a conoscenza dell'errore? E' stato uno scivolone dell'estensore al quale non si è più potuto rimediare in quanto già era stato fotocopiato e imbustato.

Ma anche qui la domanda può non essere corretta. Non essere corretta perchè una simile domanda presume che gli studenti abbiano usato come libri di testo ANCHE dei cataloghi aziendali.

Comunque non credere che la situazione sia tanto disastrosa. Da una mia personale indagine, il 100% dei miei colleghi (almeno quelli che conosco) si è accorto dell'errore già leggendo la traccia. Per quanto concerne gli studenti, alcuni hanno subito avuto qualche dubbio. La maggior parte se ne è accorta svolgendo svolgendo, dopo aver calcolato la I di linea e quindi la cdt corrispondente (enorme).

Più in generale dovremmo fermarci a riflettere su domande del tipo:

A ) Sono proprio necessari tre tipi di scuole e tre figure professionali? (IPSIA 3 anni, IPSIA 5 anni, ITIS 5 anni).

B ) Ci vogliono veramente 3 anni di scuola per diventare elettrecisti?

Io avrei tenuto quella distinzione e non per tirare l'acqua al mio mulino.

Avrei ridefinito gli ambiti, però. L'IPSIA non ha senso se non si passa l'80-90% del tempo in laboratorio....fatto come è fatto oggi concordo con te...non serve.

Ma, stiamo parlando di qualcosa che è in evoluzione. Ormai in base alla riforma gelminio non esisteranno più il Tecnico delle Indstrie elettriche, ne quello delle elettroniche. E' stata inventata na nuova figura...Manutentore dei Sistemi.

Allo stato attuale è una scatola vuota....ci sono i piani orari, ma non i programmi, gli obiettivi, le linee guida, le finalità.

Nei vostri viaggi all'estero come vengono interpellati i responsabili? (dottore, ingegnere o semplicemente Herr o Mister?).

Meglio Mister e Herr che Ing., dottore o dottoressa.

In questo i napoletani sono lungimiranti.

Se vieni nella mia città e parcheggi, l'abusivo ti accoglie e ti saluta col titolo di dottore, anche se non lo sei.

Ma, il napoletano vero, segue una filosofia più spicciola...."avasciatem 'o titol e aizatem 'o stipendie" (abbassatemi il titoloa patto di aumentarmi lo stipendio)....

[Nino1001]

L'ho capito che s'è trattato di uno scivolone. Ironizzavo proponendomi ad avv. difensore.

L'evoluzione scolastica pare andare i peggio. Indiscutibilmente con l'evolversi dei tempi alcune figure professionali scompaiono mentre altre si affacciano, l'elettronica classica sta scomparendo a beneficio della programmazione di PLC e yP, dove di elettronica c'è qualche circuitino di interfaccia in ingresso ed il circuito pilota TR-relè in uscita ( o forse esagero?) , nel campo della riparazione non ne parliamo, costa di meno sostiutire la scheda che perderci tempo idem con le TV e l'elettronica da consumo.

Il problema torna quindi sul generale. La nostra scuola prepare tecnici competenti e cittadini consapevoli di essere tali?

O basta far diventare i tecnici liceali per risolvere qualcosa?

Questa del liceo tecnologico non l'ho capito e seguendo logica dovremmo creare anche i licei agrari ed i licei nautici.

A livello universitario stendiamo un pietoso velo. laurea breve e laurea lunga a che pro? Per vantare più dottori nelle statistiche internazionali?

La laurea breve dei tre anni la concepisco destinata ai tecnici che lavorano e che volgiono migliorare e quindi a corsi di laurea "serali" dove per serali intendo facilitazioni di iscrizioni, frequenza et similia.

E che dire delle facoltà di psicologia per il cane ed il gatto? O di benessere..o di scienze della pace (ma che sarà mai?) o di altre astrusità.

mah!..che facciamo qapriamo un apposito post su : gli strafalcioni algli esami di maturità? ( certo che farsi ridere appresso da tutto il mondo di internet :ph34r

[Volutamente Anonimo]

Puo' darsi che dipenda dal fatto che il 90% dei ns parlamentari siano docenti universitari?

Puo' darsi che "svilendo" o "depotenziando" le scuole medie superiori e i professionali i ragazzi siano "costretti" ad arrivare minimo alla laurea breve?

Puo' darsi che tutto questo sia servito esclusivamente per aumentare il nr delle cattedre?

Puo' darsi?

[Benny Pascucci]

Puo' darsi che tutto questo sia servito esclusivamente per aumentare il nr delle cattedre?

Scherzi....la riforma prevede, tra l'altro, l'aumento del numero di studenti per classe, oltre ad una riduzione delle ore (per fortuna la riduzione al 2-3-4-5 è stata bocciata dal Consiglio di Stato, per difetto di motivazione. Era solo un modo per risparmiare, ma non vi era alcun beneficio didattico) che porterà alla riduzione delle cattedre di circa 1/3...

[Volutamente Anonimo]

Non ho dato i dati

Intendevo le cattedre universitarie