7.9-ESAME_ELETTROTECNICA_Periti

L’ESAMEDI

ELETTROTECNICA

TESTI 2 a PROVA SCRITTA

MATURITA’ EDABILITAZIONE ALLA

PROFESSIONE

INDICE

TESTI 2a PROVA ESAMI DI MATURITA’

Durata massima della prova: 6 ore. È consentito soltanto l’uso di manuali tecnici e di calcolatrici tascabili non programmabili. Non è consentito lasciare l’Istituto prima che siano trascorse 3 ore dalla dettatura del tema.

ANNO MATERIA ARGOMENTO1969 Elettrotecnica Trasformatore1970 Elettrotecnica Trasformatore1971 Elettrotecnica Trasformatore1972 Elettrotecnica Motore asincrono1973 Elettrotecnica Trasformatore1974 Impianti Dimensionamento linea1975 Impianti Dimensionamento linea1976 Impianti Dimensionamento cabina1977 Elettrotecnica Trasformatore1978 Elettrotecnica Trasformatore1979 Elettrotecnica Motore asincrono1980 Impianti Linea trifase1981 Elettrotecnica Trasformatore1982 Elettrotecnica Trasformatore1983 Elettrotecnica Trasformatore e motore

1983 s Elettrotecnica Motore asincrono1984 Impianti Dimensionamento1985 Elettrotecnica Motore asincrono1986 Elettrotecnica Motore asincrono

1986 ambra Tdp Sistema di controllo1987 Impianti Dimensionamento cabina

1987 ambra Impianti Dimensionamento cabina1988 Elettrotecnica Trasformatore

1988 ambra Tdp Sistema di controllo1989 Impianti Dimensionamento

1989 ambra Elettrotecnica Motore asincrono1990 Elettrotecnica Motore asincrono

1990 ambra Elettrotecnica Carichi e linee trifase1991 Elettrotecnica Motore asincrono

1991 ambra Tdp Sistema di controllo1992 Elettrotecnica Motori asincroni

1992 ambra Elettrotecnica Regolatore di tensione1993 Elettrotecnica Motore asincrono e dinamo

1993 ambra Elettrotecnica Servomotore1994 Impianti Dimensionamento

1994 ambra Impianti Dimensionamento

ANNO MATERIA ARGOMENTO1995 Elettrotecnica Motore asincrono

1995 ambra Tdp Sistema di controllo1996 Tdp Sistema di controllo1997 Impianti Dimensionamento1998 Tdp Sistema di controllo1999 Impianti Dimensionamento2000 Impianti Dimensionamento cabina2001 Impianti Dimensionamento2002 Elettrotecnica Motore asincrono2003 Impianti Dimensionamento2004 Impianti Dimensionamento2005 Elettrotecnica Dinamo e Motore asincrono2006 Impianti Dimensionamento2007 Impianti Dimensionamento2008 Elettrotecnica Trasformatore

TESTI 2a PROVA ESAME DI ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE

Durata massima della prova: 8 ore. Durante la prova sono consentiti l'uso di strumenti di calcolo non programmabili e non stampanti e la consultazione di manuali tecnici e di raccolte di leggi e norme non commentate.

ANNO MATERIA ARGOMENTO1992 Impianti Dimensionamento cabina di trasformazione1993 Impianti Dimensionamento villetta1994 Impianti Dimensionamento officina1995 Impianti Dimensionamento capannone1996 Impianti Dimensionamento cantiere1997 Impianti Dimensionamento galleria1998 Impianti Dimensionamento scuola1999 Impianti Dimensionamento villette e piscina2000 Impianti Dimensionamento capannone2001 Impianti Dimensionamento autofficina2002 Impianti Dimensionamento magazzino vendita2003 Impianti Dimensionamento attività commerciale-

amministrativa2004 Impianti Dimensionamento area espositiva all’aperto2005 Impianti Dimensionamento autofficina2006 Impianti Dimensionamento struttura attività ricreative2007 Impianti Dimensionamento cabina di trasformazione2008 Impianti Dimensionamento albergo

ESAME DI STATO 1969

Un autotrasformatore con le fasi collegate a stella ha le seguenti caratteristiche:

- Potenza nominale: 50 kVA;- Tensione nominale primaria: 380 V;- Tensione nominale secondaria (a vuoto): 280 V;- Frequenza nominale: 50 Hz;- Nel funzionamento a vuoto, con alimentazione a tensione e frequenza nominali:

perdita 0,74%, fattore di potenza 0,17;- Nel funzionamento in corto circuito, con corrente e frequenza nominali: perdita

1,4%, fattore di potenza 0,58.

Il candidato determini:

1. Il rendimento dell’autotrasformatore, supponendo che esso lavori a 3/4 del carico nominale con fattore di potenza a 0,75 in ritardo;

2. La potenza di una batteria di condensatori da collegare alla linea, a monte dell’autotrasformatore in oggetto, affinché, nelle condizioni di carico di cui al n. 1), il fattore di potenza della linea sia uguale a 0,85.

ESAME DI STATO 1970

Un trasformatore trifase della potenza nominale di 250 KVA, rapporto di trasformazione a vuoto 380/10000, frequenza 50 Hz, alimenta una linea elettrica trifase lunga 10 km.

Le prove eseguite sul trasformatore alla temperatura di funzionamento hanno dato i seguenti dati:

- Potenza assorbita a vuoto: 1,2%;- Tensione di corto circuito: 4,2%;- Fattore di potenza di corto circuito: 0,58.

Nell’ipotesi che:

a) Il primario del trasformatore venga eliminato alla tensione costante di 380 V;b) Gli apparecchi utilizzatori assorbano la corrente nominale del trasformatore col

cosφ= 0,8;c) Nella linea trifase sia ammessa la perdita di potenza pari al 3,12% della potenza

nominale del trasformatore;d) L’induttanza di ogni conduttore della linea sia di 1mH/km,

si determini:

1. il valore della sezione commerciale dei conduttori costituenti la linea e della variazione percentuale di tensione ai loro morsetti terminali, quando dalla condizione di funzionamento a vuoto si passa a quella a pieno carico;

2. il rendimento della linea, del trasformatore e dell’impianto;3. l’energia dissipata giornalmente nel trasformatore, supponendo che questi resti

sempre inserito e che funzioni per 8 ore a pieno carico e per 6 ore a metà carico.

ESAME DI STATO 1971

Un trasformatore trifase da 100 kVA e col rapporto di trasformazione a vuoto V1/V2= 10000/220 ha fornito nelle prove a vuoto e in corto circuito, eseguite rispettivamente con le tensioni e le correnti nominali, i seguenti risultati:

- valore della tensione di corto circuito in percentuale: vcc%= 5,2%;- perdite percentuali nel ferro: pfe%= 0,9%;- perdite percentuali nel rame: pcu%= 1,6%.

Nell’ipotesi che il trasformatore venga alimentato con la tensione costante sul primario, lato 10000V, si calcoli:

a) il rendimento convenzionale percentuale;b) la caduta di tensione percentuale, quando il secondario eroga la corrente

nominale e la corrente metà, conservando il fattore di potenza 0,8.

ESAME DI STATO 1972

Un motore asincrono trifase a 4 poli, alimentato alla tensione nominale di 380V e frequenza 50 Hz, assorbe una potenza di 35 kW, al fattore di potenza 0,85.

Il motore presenta, altresì i seguenti dati caratteristici:

- collegamento delle fasi statoriche e rotoriche a stella;- rapporto di trasformazione a morsetti aperti: k = 2,8;- resistenza per fase statorica: R1 = 0,12 Ω (a 75° C);- resistenza per fase rotorica: R2 = 0,018 Ω (a 75° C).

Nella prova a vuoto, a tensione e frequenza nominali, ha assorbito una potenza di 2000 W, di cui 800 W, per perdite meccaniche, ed ha presentato un fattore di potenza 0,25.

Il candidato determini, per la condizione di carico indicata:

1. il valore della corrente rotorica;2. il rendimento;3. la velocità del motore;4. la coppia utile.

ESAME DI STATO 1973

Un trasformatore trifase presenta le seguenti caratteristiche:

a) connessioni interne: primaria a triangolo, secondaria a stella;b) potenza nominale: Sn = 1000 kVA;c) tensione primaria nominale: V1 = 6 kV (misurata tra due fasi);d) tensione secondaria, a pieno carico, con fattore di potenza 0,8 in ritardo:

V2 = 60 kV (misurata tra due fasi);e) rapporto tra le spire primarie e le spire secondarie di una fase: m = 1/6.

Da una prova a vuoto, eseguita a tensione nominale, sono stati dedotti i seguenti dati:

- potenza reale a vuoto: P0 = 6 kW;- fattore di potenza a vuoto: cosφ = 0,289.

Da una prova in corto circuito è stato dedotto, per la resistenza equivalente (riportata al secondario) di una fase del trasformatore, il valore R”s = 31,11 Ω (riferito alla temperatura di 75°C). Il candidato determini il rendimento convenzionale del trasformatore ed il fattore di potenza sulla linea di alimentazione primaria, nelle condizioni di carico di cui in d).

ESAME DI STATO 1974

Una linea trifase lunga 20 km, costituita da 3 conduttori di rame (ρ = 0,018 Ω mm2/m), termina ad un sistema di sbarre alla tensione di 10 kV e frequenza 50 Hz.

Alle sbarre sono allacciati i seguenti carichi:

a) una utenza trifase equilibrata che assorbe la potenza di 35 kW, con fattore di potenza 0,7 in ritardo;

b) un trasformatore trifase con rapporto di trasformazione 10000/380, potenza nominale 50 kVA, il quale ha fornito nelle prove, eseguite alla temperatura di funzionamento i seguenti dati:

- potenza assorbita a vuoto: 1,4%;- fattore di potenza a vuoto: 0,30;- tensione di corto circuito: 6%;- fattore di potenza di corto circuito: 0,45.

Supposto che il trasformatore eroghi al secondario una corrente pari ai 3/4 della nominale con fattore di potenza 0,8 in ritardo, che la linea presenti un’induttanza chilometrica di 1,25 mH e che, nelle predette condizioni di carico, la potenza dissipata lungo la linea sia pari al 5% di quella assorbita alle sbarre di arrivo, il candidato determini:

1. la sezione commerciale dei conduttori di linea;2. la tensione alla partenza della linea.

Il candidato esponga nella risoluzione del tema i criteri direttivi adottati per le diverse determinazioni.

ESAME DI STATO 1975

Una linea aerea trifase alimenta al suo arrivo, con l’interposizione di un trasformatore, le seguenti utenze trifase equilibrate:

1) un gruppo di lampade che assorbono la potenza di 20 kW con fattore di potenza unitario;

2) un gruppo di motori asincroni che erogano la potenza di 60 kW con fattore di potenza e rendimento medi pari rispettivamente a 0,78 e a 0,856.

Il trasformatore trifase di potenza nominale 120 kVA, rapporto di trasformazione a vuoto 10000/380, ha fornito nelle prove eseguite alla frequenza nominale di 50 Hz ed alla temperatura di funzionamento, i seguenti risultati:

- potenza assorbita a vuoto: 0,8% (alla tensione nominale);- fattore di potenza a vuoto: 0,15 (alla tensione nominale);- tensione di corto circuito: 4,8%;- potenza di corto circuito: 1,8%.

La linea, lunga 5 km, è costituita da una terna di conduttori di rame (ρ = 0,018 Ω mm2/m) di sezione 10 mm2. Nella ipotesi che la tensione di alimentazione delle utenze durante il funzionamento sia di 380V, che le perdite a vuoto del trasformatore siano proporzionali al quadrato della tensione e che il fattore di potenza relativo resti invariato, il candidato determini:

1. il rendimento convenzionale del trasformatore;2. il rendimento complessivo della linea e del trasformatore;3. la potenza reattiva e la capacità per fase della batteria di condensatori, con

collegamento a stella, da inserire in parallelo al trasformatore, lato AT, per portare il fattore di potenza all’arrivo della linea a 0,9.

4. la corrente in linea con la batteria inserita.

ESAME DI STATO 1976

La cabina elettrica di uno stabilimento industriale impegna, alla tensione nominale di 20 kV e 50 Hz, i seguenti carichi ai rispettivi fattori di potenza:

- P1 = 1500 kW cosφ1 = 0,866- P2 = 1000 kW cosφ2 = 0,707- P3 = 500 kW cosφ3 = 0,800

L’alimentazione della cabina deve essere realizzata con una linea aerea, in corda di rame, lunga 20 km, con distanza tra i conduttori di 1500 mm.

1. Determinare la sezione dei conduttori della linea dovendo contenere la perdita di potenza al 3% e calcolare la caduta di tensione sulla linea;

2. Disegnare lo schema elettrico unifilare della stazione sapendo che i carichi P1 e P2, rappresentanti le grosse utenze, devono essere alimentati a 3 kV, mentre il carico P3, corrispondente ai servizi, deve essere alimentato a 380-220V.

ESAME DI STATO 1977

È assegnato un trasformatore trifase a tre colonne con le seguenti caratteristiche:

- Potenza in servizio continuo A = 20 kVA;- Tipo di raffreddamento: in aria;- Tensione primaria V1 = 3000V;- Tensione secondaria nominale a vuoto V20n = 397V;- Collegamento delle fasi stella-stella con neutro;- Frequenza di alimentazione: 50 Hz.

Il candidato scelta una sezione a gradini, disegni le sezioni trasversale e longitudinale

di una colonna, ricavando il flusso dalla formula ove C = 0,19 e il numero delle amperspire su mm dalla formula Asp/mm = ove Bc è l’induzione sulla colonna in Wb/m2 e Sc la sezione netta della colonna in mm2. Il candidato verifichi inoltre se il suddetto trasformatore è idoneo ad alimentare, alla tensione secondaria di pieno carico, un carico complessivo costituito da due motori da 6 kW ciascuno con cosφ = 0,83 e un motore da 2,5 kW con cosφ = 0,85.

ESAME DI STATO 1978

Un trasformatore trifase in olio avente le seguenti caratteristiche:

- Collegamento: Dy 11- Potenza nominale: 200 kVA- Tensione nominale primaria: 10000 V- Tensione nominale secondaria: 400 V- Perdite nel ferro: 540 W- Potenza di corto circuito a 75°C: 3500 W- Tensione di corto circuito a 75°C: 4,17%- Frequenza nominale: 50 Hz

Alimenta una rete di utilizzazione alla piena potenza di targa. Il candidato calcoli le correnti nominali, il rendimento e la caduta di tensione per un fattore di potenza cosφ = 0,8. In un secondo tempo la rete viene ampliata in modo da richiedere una corrente di 500 A restando inalterato il fattore di potenza e viene decisa l’installazione di un secondo trasformatore, in tutto identico al primo, da collegarsi in parallelo. Il candidato determini le potenze erogate dai due trasformatori, le relative correnti, la caduta di tensione e il rendimento nelle nuove condizioni di carico.

ESAME DI STATO 1979

Una linea elettrica trifase al suo arrivo alimenta, a 380 V – 50 Hz, tre utenze trifasi in parallelo, costituite da:

a) Carico ohmico-induttivo che assorbe la potenza di 30 kW con fattore di potenza 0,70;

b) Carico ohmico-induttivo che assorbe una corrente di 60 A con fattore di potenza 0,75;

c) Motore asincrono trifase, avvolto in rame, che ha i seguenti dati di targa:- Potenza nominale: 35 kW;- Tensione nominale: 380 V;- Frequenza nominale: 50 Hz;- 4 poli.

Nelle prove e misure eseguite sul motore si sono rilevati i seguenti valori:

1) Resistenza a 18°C tra due morsetti statorici: 0,15 Ω;2) Potenza assorbita nel funzionamento a vuoto, con tensione e frequenza

nominali: 1450 W di cui 680 W per perdite meccaniche;3) Corrente assorbita nelle condizioni precedenti: 11,50 A.

Nell’ipotesi che il motore lavori a pieno carico con scorrimento pari al 4% assorbendo una corrente di 70 A e che le perdite nel ferro e meccaniche possano ritenersi costanti, il candidato determini:

1) La coppia utile e il rendimento del motore;2) La corrente di linea;3) Il fattore di potenza del carico trifase complessivo;4) La capacità per fase della batteria di condensatori, con collegamento a

triangolo, da inserire in parallelo per portare il fattore di potenza a 0,9 supponendo che rimanga costante la tensione di alimentazione;

5) La corrente di linea dopo il rifasamento.

ESAME DI STATO 1980

Una linea trifase lunga 6 km, realizzata con conduttori cordati di rame (ρ = 0,018 Ω mm2/m) posti ai vertici di un triangolo equilatero di lato 150 cm, deve alimentare uno stabilimento che, alla tensione di 20 kV ed alla frequenza di 50 Hz, assorbe a pieno carico una potenza di 1600 kW con fattore di potenza pari a 0,8 in ritardo. Il candidato, integrando opportunamente gli eventuali dati mancanti, determini:

1) Il valore nominale della sezione commerciale da assegnare ai conduttori, tale da soddisfare entrambe le condizioni:

- Perdita percentuale di potenza attiva inferiore al 3%;- Caduta di tensione percentuale in linea inferiore al 4%;

2) L’effettivo valore della perdita percentuale e della caduta di tensione percentuale in base alla sezione prescelta. La cabina dello stabilimento è costituita da:

- N. 3 trasformatori da 630 kVA, rapporto di trasformazione 20000/400, collegamento D/d, destinati ad alimentare tre grossi motori con partenza diretta in corto circuito;

- N. 1 trasformatore da 200 kVA, rapporto di trasformazione 20000/400, collegamento D/y destinato ad alimentare i piccoli motori, i servizi ausiliari e l’impianto di illuminazione a 380 V con il neutro, della potenza di 20 kW.

Sono previsti:

1. un quadro per la media tensione, con la misura di tensioni, correnti, energia attiva e reattiva;

2. un quadro per la bassa tensione, con la misura di tensioni e correnti all’uscita di ciascun trasformatore;

3. un quadro per la bassa tensione con la misura di correnti ed energia attiva assorbita dal circuito luce.

Il candidato disegni lo schema unifilare dell’impianto, completo delle apparecchiature di comando, controllo, misura e protezione. Il candidato giustifichi le scelte in una breve relazione indicando anche, nella ‹‹legenda›› riportata a fianco dello schema elettrico, le caratteristiche delle apparecchiature e degli strumenti adottati.

ESAME DI STATO 1981

Uno stabilimento che produce elettrodomestici ha la necessità di dover collaudare apparecchi monofasi, destinati all’estero, funzionanti alla tensione di 160 V.

Si pensa di realizzare la trasformazione dalla tensione a disposizione di 220 V, 50 Hz a quella di 160 V utilizzando un nucleo di recupero avente le seguenti caratteristiche:

- nucleo a due colonne;- sezione costante a croce simmetrica: la lunghezza del braccio della croce è 68

mm mentre la sua larghezza è 42,1 mm;- diametro della circonferenza circoscritta al nucleo: d = 80 mm;- altezza della finestra: h = 220 mm;- larghezza della finestra: b = 70 mm;- coefficiente di stiramento dei lamierini: k = 0,92;- cifra di perdita: P0 = 2,3 W/kg.

Assunte per il ferro una induzione di valor massimo 1 Wb/m2 e per il rame una densità di corrente non superiore a 1,5 A/mm2 e stabilito di riempire completamente la finestra con gli avvolgimenti, il candidato determini le potenze ottenibili con il nucleo a disposizione, considerando sia un trasformatore sia un autotrasformatore. Adotti preliminarmente per le due soluzioni un ugual coefficiente di riempimento della finestra pari a 0,4. il candidato, inoltre, disegni, per la parte strettamente necessaria alla costruzione, le sezioni trasversale e longitudinale di una delle due macchine, precisando nella ‹‹legenda›› i dati necessari alla realizzazione pratica.

ESAME DI STATO 1982

Un trasformatore trifase è alimentato a tensione nominale e alla frequenza di 50 Hz da una linea aerea che presenta una reattanza di 7,2 Ω. Il trasformatore è caratterizzato dai seguenti dati:

- potenza nominale: 60 kVA - tensione nominale primaria: 6 kV - tensione nominale secondaria: 400 V - tensione di corto circuito a 75°C: 6% - fattore di potenza di cto cto a 75°C: 0,4 - potenza assorbita a vuoto con tensione nominale: 1,5% - fattore di potenza a vuoto con tensione nominale: 0,27

ed alimenta un carico trifase, ad impedenza costante, che assorbe una corrente di 67 A con fattore di potenza pari a 0,8 in ritardo. La potenza perduta in linea, nelle condizioni di funzionamento considerate, è il 5% di quella assorbita dal trasformatore. Il candidato determini:

- il rendimento convenzionale del trasformatore e quella del complesso linea trasformatore;

- la tensione di alimentazione alla partenza della linea.

Successivamente, in parallelo a quello gia considerato, si allaccia un secondo carico, ad impedenza costante aventi i seguenti dati di targa:

- tensione nominale: 400 V - frequenza nominale: 50 Hz - potenza assorbita: 15 kW - fattore di potenza in ritardo: 0.707

Poiché il trasformatore nelle nuove condizioni di funzionamento risulta sovraccaricato, il candidato determini anche la potenza della batteria dei condensatori da inserire in parallelo ai carichi per far erogare al trasformatore la sua corrente nominale supponendo che la tensione secondaria del trasformatore sia quella che si e’ stabilita con i due carichi. Il candidato determini infine la corrente di linea quando il secondo carico viene disinserito; mentre restano inseriti la batteria dei condensatori e il primo carico supponendo che la tensione secondaria del trasformatore sia quella che si era stabilita quando era allacciato solo il primo carico. Si espongano i criteri adottanti per le diverse determinazioni.

ESAME DI STATO 1983

Di un trasformatore trifase sono noti i seguenti dati:- potenza nominale An = 120 kVA- tensione nominale primaria V1n = 10000 V- tensione secondaria a vuoto V20 = 400 V- frequenza f = 50 Hz- potenza assorbita nella prova di cto cto Pcc% = 1,8%- tensione di cto cto Vcc% = 4,5%- potenza assorbita nella prova a vuoto P0% = 1,5%- fattore di potenza a vuoto cosφ0 = 0,26

Il trasformatore alimenta alla tensione secondaria di 380V, due utenze trifase equilibrate costituite da:

a) un carico ohmico-induttivo che assorbe una potenza di 40kW con fattore di potenza 0,6;

b) un motore asincrono trifase in cui sono noti i seguenti dati:- tensione nominale Vn = 380 V- frequenza nominale f = 50 Hz- potenza nominale Pn = 30 kW- numero di coppie polari p = 3- resistenza misurata tra due morsetti statorici Rm = 0,267 Ω- potenza assorbita a vuoto con fasi rotoriche normalmente in cto cto P0cc = 1320

W- fattore di potenza relativo cosφ0cc = 0,2- potenza assorbita subito dopo la prova a vuoto con fasi rotoriche aperte e prima

che il rotore abbia sensibilmente rallentato P0a = 770 W- fattore di potenza relativo cosφ0a = 0,16

Quando il motore lavora a pieno carico, con i valori nominali di tensione e frequenza, assorbe una corrente di 60 A, mentre la frequenza rotorica è pari a 1,8 Hz. Nell'ipotesi che tutti i dati sopra riportati siano riferiti alla temperatura convenzionale, il candidato determini:

1. la coppia resa e il rendimento del motore a pieno carico, considerando le perdite addizionali pari allo 0,5% della potenza attiva assorbita.

2. la tensione primaria del trasformatore alla condizione di carico considerata.3. il rendimento convenzionale del trasformatore nella condizione di carico

considerata.4. la potenza reattiva della batteria di condensatori da disporre sul lato alta

tensione del trasformatore affinché il fattore di potenza all'arrivo della linea che lo alimenta risulti pari a 0,9 in ritardo. Si supponga che la tensione della linea non vari per effetto del rifasamento.

Il candidato illustri i criteri adottati nelle diverse determinazioni.

ESAME DI STATO 1983s

Le prove eseguite a 22°C su un motore asincrono trifase caratterizzato dai seguenti dati nominali:

- potenza resa 50 kW- tensione di alimentazione 550 V- frequenza 50 Hz- numero di coppie polari 2

hanno fornito:

- prova a vuoto: corrente assorbita 15 % - potenza assorbita 1500 W- prova in corto circuito: tensione di corto circuito 16 % - potenza assorbita

1800 W

Ipotizzando un valore plausibile per il fattore di potenza e il rendimento a pieno carico e assumendo:

1. perdite addizionali lo 0,5% della potenza assorbita2. somma delle perdite nel ferro e meccaniche costanti a vuoto e pieno carico3. perdite nel ferro uguali alle perdite meccaniche nella situazione di pieno carico4. resistenze e reattanze statoriche e rotoriche nel circuito equivalente pari alla

metà dei valori desunti dalla prova di cto cto5. coppia di avviamento pari al 110% della coppia nominale6. coppia massima pari al 250% della coppia nominale

Il candidato determini alla condizione convenzionale di temperatura prevista dalle norme CEI, lo scorrimento a pieno carico ed individui dopo aver tracciato la caratteristica meccanica servendosi dei punti corrispondenti al funzionamento nelle condizioni di avviamento, di coppia massima, al pieno carico e al sincronismo i valori di coppia e scorrimento a regime quando il motore aziona una pompa centrifuga la cui caratteristica meccanica è espressa dalla relazione:

Il candidato illustri i criteri adottati nelle diverse determinazioni.

ESAME DI STATO 1984

Da un quadro elettrico di distribuzione in B .T., alimentato alla tensione nominale di 380/220 V con frequenza 50 Hz, partono quattro linee trifasi in cavo collocate entro cunicoli.

- La prima linea, lunga 73 m, alimenta a 380 V due carichi: o il primo costituito da 20 motori asincroni trifasi che assorbono mediamente una potenza

di 1,4 kW ciascuno con cosφ = 0,75. Il fattore di contemporaneità è 0,6;o il secondo costituito da 8 motori asincroni trifasi che assorbono mediamente una potenza

di 8 kW ciascuno con cosφ = 0,70. Il fattore di contemporaneità è 0,7. - La seconda linea è lunga 115 m ed alimenta, alla tensione di 220 V, un carico luce che

assorbe una potenza di 30 kW con cosφ = 1. Il fattore di contemporaneità è 0,8. - La terza linea è lunga 126 m ed alimenta, alla tensione di 380 V, un motore asincrono trifase

di potenza nominale 50 kW, rendimento 0,90 e cosφ = 0,85 a pieno carico. Il motore anzidetto ha un ciclo lavorativo giornaliero di 10 ore consecutive, di cui 6 ore a pieno carico e 4 ore a metà carico. A metà carico il rendimento risulta pari a 0,83 e la corrente assorbita è 60,3 A.

- La quarta linea, lunga 25 m, è collegata ad una batteria trifase di condensatori, destinata al rifasamento dei carichi alimentati dalla prima e seconda linea. Assumendo in prima approssimazione la tensione ai morsetti dei carichi pari a quella nominale, il candidato determini, prima del rifasamento:

1. la sezione del cavo della prima linea, ammettendo una perdita di potenza lungo la medesima pari al 2 % della potenza totale assorbita e verifichi che il cavo commerciale adottato mantenga la caduta di tensione entro il 2 %;

2. la sezione commerciale del cavo della seconda linea ammettendo una caduta di tensione non superiore al 2 %;

3. la sezione commerciale del cavo della terza linea ammettendo una caduta di tensione non superiore all’1,5 % e assumendo per il calcolo preliminare della sezione la reattanza del cavo pari a 0,08 Ω/km;

4. le potenze reattive per il rifasamento a cosφ = 0,9 del motore da 50 kW nelle due condizioni di lavoro;

5. la capacità di ogni ramo della batteria di condensatori collegati a triangolo per il rifasamento a cosφ = 0,9 della prima e della seconda linea.

Si assuma una resistività dei conduttori dei cavi di 0,02137 Ω mm2/m, che corrisponde ad una temperatura di funzionamento di 80°C ed inoltre si trascurino, agli effetti del rifasamento, le potenze attive e reattive assorbite dai cavi e le variazioni di tensione conseguenti al rifasamento medesimo. Per garantire la continuità del servizio l’impianto è completato da un gruppo Diesel-elettrico che può alimentare le sbarre a 380 V in alternativa al trasformatore MT/BT. Il candidato disegni lo schema elettrico multifilare dei circuiti principali dell’intero impianto e dei circuiti per l’inserimento dei seguenti strumenti di misura:

- un voltmetro per la misura delle tensioni concatenate alle sbarre a 380 V del quadro; - contatori per la misura dell’energia attiva e reattiva totale assorbita dai carichi;- amperometri per la misura delle correnti assorbite da ciascuna linea.

ESAME DI STATO 1985

Un motore asincrono trifase fornisce le seguenti prestazioni:

- potenza resa 40 kW, con 4 poli;- tensione statorica V1 = 380 V, collegamento triangolo;- frequenza 50 Hz;- adottando opportuni valori del rendimento, del fattore di potenza statorico

cosφ1 e dell’induzione massima nel traferro Bt

determinare:

- il diametro D dello statore al traferro, utilizzando la formula:

(m)

Ove è: A = potenza apparente assorbita in VA;

p = n. coppie polari;

f = frequenza in Hz;

Afm = 20000 Amperfili/metro.

- Il traferro δ, pari a D/800;- La lunghezza assiale netta del pacco lamiere, pari a 0,7 D;- Il numero totale di cave statoriche, assumendo 3 cave per polo e per fase;- Il numero di fili per cava, con passo accorciato di 2 cave, valutando 0,96 il

fattore di distribuzione (di Blondel) e considerando in parallelo i 4 rami dell’avvolgimento di ogni fase.

Tracciare lo schema dell’avvolgimento completo dei collegamenti dall’entrata all’uscita di ogni singola fase; l’avvolgimento sarà a teste embricate, tipo a spirale a doppio strato.

ESAME DI STATO 1986

Su un motore asincrono trifase ad anelli, aventi le seguenti caratteristiche:

- Tensione nominale 380 V;- Frequenza nominale 50 Hz;- Numero di poli 4;- Rapporto di trasformazione 1,36.

Si sono eseguite le seguenti prove:

1. prova a vuoto, con tensione e frequenza nominali, durante la quale la macchina ha assorbito una corrente di 21 A con un fattore di potenza 0,18;

2. prova a vuoto, con fasi rotoriche aperte, eseguita subito dopo la precedente e prima che il motore abbia rallentato apprezzabilmente, nella quale la macchina ha assorbito una corrente di 16 A con un fattore di potenza di 0,14.

A pieno carico il motore assorbe una corrente di 90 A con fattore di potenza 0,88 e lo scorrimento è 2,3%. La resistenza misurata tra due morsetti statorici alla temperatura di funzionamento risulta pari a 0,12 Ω. Considerando le perdite addizionali pari allo 0,5% della potenza assorbita, il candidato determini:

a) la coppia resa e il rendimento del motore a pieno carico;b) la resistenza di ciascuna fase del rotore con collegamento a stella;c) la coppia di spunto del motore alimentato con la sua tensione nominale e

senza reostato di avviamento, sapendo che in tali condizioni la macchina assorbe una corrente pari a 6,5 volte quella a pieno carico con fattore di potenza 0,28;

d) la resistenza del reostato di avviamento affinché la coppia di spunto del motore sia pari a 1,5 volte la coppia resa a pieno carico e la corrente assorbita 1,5 volte quella a pieno carico.

Per i punti c) e d) si può ritenere che le perdite nel ferro non varino in modo apprezzabile. In un secondo tempo in parallelo al motore si alimenta un carico trifase equilibrato, che alla tensione di 380 V, assorbe 79 kW con fattore di potenza 0,71 in ritardo. In tali condizioni risulta necessario rifasare il carico complessivo in modo che il fattore di potenza sia pari a 0,9. Il candidato determini la capacità della batteria di condensatori adatta allo scopo, fissando il tipo del collegamento dei condensatori stessi e motivando la scelta effettuata. Si illustrino i criteri adottati nelle diverse determinazioni.

ESAME DI STATO 1986 ambra

Si debba prosciugare una vasca contenente dei liquami di massa volumetrica 1,24 kg/dm3 mediante una pompa centrifuga avente rendimento totale pari al 60%, comandata da un motore coassiale a corrente continua con eccitazione derivata, ed una tubazione che presenta, alla portata 0,03 m3/s, un rendimento di 0,98.

La prevalenza manometrica è pari a 18,5 m ed il rendimento dell’intero impianto vale 0,494.

Il motore, alimentato alla tensione di 220 V, presenta, a regime, una velocità di 1440 giri/min. Sapendo che la resistenza di indotto è uguale a 0,293 , che quella del circuito d’eccitazione vale 100 Q e che le spazzole sono di carbone, il candidato determini la coppia sviluppata dal motore e la corrente assorbita.

Dimensioni, inoltre, la linea in cavo volante adatta ad alimentare il motore, supponendo che esso si trovi ad una distanza pari a 100 m dalla sorgente di energia elettrica ed ammettendo una caduta di tensione massima del 5%.

Poiché è prevista una variazione della velocità del motore pari all’8% circa a causa della possibile alterazione della massa volumica del liquido, il candidato realizzi il progetto di un sistema di controllo automatico della velocità del motore, con precisione 0,1%, sapendo che l’induttanza dell’indotto è pari a 1,1 mH e che il momento d’inerzia del gruppo vale 0,09 kg m2.

Il candidato rappresenti il sistema di controllo con uno schema a blocchi, calcolando le relative funzioni di trasferimento ed illustri i criteri adottati nelle diverse determinazioni.

ESAME DI STATO 1987

Un’area a forma rettangolare i cui lati misurano rispettivamente 800 e 200 metri, destinata a campeggio, prevede l’insediamento delle seguenti utenze:

- edificio ubicato al centro della’area i cui locali sono destinati a:o n°1 ristorante di potenza installata 25 kW;o n°1 locale uffici di potenza installata 3 kW;o n°2 campi da tennis di potenza installata 18 kW;o n°1 piscina di potenza installata 14 kW.

- Quattro gruppi di servizi, ubicati in corrispondenza dei quattro angoli dell’area, ciascuno dei quali ha una potenza installata di 5 kW;

- Quattrocento piazzole per roulette, ciascuna delle quali richiede una potenza massima di 2 kW;

- Quattro viali di accesso all’edificio centrale, disposti secondo le mediane dei quattro lati delimitanti l’area, che richiedono complessivamente, per l’illuminazione, una potenza di 18 kW.

Considerando un fattore di potenza caratterizzante le utenze pari a 0,9 e un’alimentazione dei carichi a 380/220 V – 50 Hz, il candidato:

a) Esegua il progetto di massima della cabina idonea al servizio richiesto, situandola in posizione baricentrica rispetto alla distribuzione dei carichi. La cabina è alimentata da una linea in cavo trifase interrato alla tensione di 15 kV;

b) Relazioni, soffermandosi sulle motivazioni tecnico-teoriche adottate, sui criteri che lo hanno guidato nella scelta delle macchine e delle apparecchiature elettriche, delle loro caratteristiche e dei valori numerici assunti nei calcoli;

c) Completi il progetto con l’esecuzione grafica di uno schema unifilare;d) Disegni lo schema multifilare del particolare relativo all’inserzione degli

strumenti di misura.


Un’area a forma rettangolare i cui lati misurano rispettivamente 800 e 200 metri, destinata a campeggio, prevede l’insediamento delle seguenti utenze:

- edificio ubicato al centro della’area i cui locali sono destinati a:o n°1 ristorante di potenza installata 25 kW;o n°1 locale uffici di potenza installata 3 kW;o n°2 campi da tennis di potenza installata 18 kW;o n°1 piscina di potenza installata 14 kW.

- Quattro gruppi di servizi, ubicati in corrispondenza dei quattro angoli dell’area, ciascuno dei quali ha una potenza installata di 5 kW;

- Quattrocento piazzole per roulette, ciascuna delle quali richiede una potenza massima di 2 kW;

- Quattro viali di accesso all’edificio centrale, disposti secondo le mediane dei quattro lati delimitanti l’area, che richiedono complessivamente, per l’illuminazione, una potenza di 18 kW.

Considerando un fattore di potenza caratterizzante le utenze pari a 0,9 e un’alimentazione dei carichi a 380/220 V – 50 Hz, il candidato:

a) Esegua il progetto di massima della cabina idonea al servizio richiesto, situandola in posizione baricentrica rispetto alla distribuzione dei carichi. La cabina è alimentata da una linea in cavo trifase interrato alla tensione di 15 kV;

b) Relazioni, soffermandosi sulle motivazioni tecnico-teoriche adottate, sui criteri che lo hanno guidato nella scelta delle macchine e delle apparecchiature elettriche, delle loro caratteristiche e dei valori numerici assunti nei calcoli.

Il candidato, risponda inoltre, a sua scelta ad uno dei seguenti punti:a) per l’impianto d’illuminazione d’emergenza, che assorbe 50 A alla tensione di 220 V,

si utilizza una dinamo ad eccitazione indipendente, con spazzole di carbone, avente le seguenti caratteristiche:

- numero di poli 4;- numero di vie interne 4;- numero conduttori 400;- flusso medio per polo 0,035 Wb;- resistenza indotto 0,12 Ω.

Si calcoli il valore della tensione a vuoto e la velocità della dinamo per avere, sotto carico, la tensione di 220 V.

b) volendo mantenere costante la temperatura dell’acqua della piscina, si utilizza uno scambiatore di calore contenente un fluido riscaldato mediante una resistenza elettrica.

Si illustri con uno schema a blocchi, un sistema di regolazione, agente sulla resistenza, che mantenga costante la temperatura del fluido. Tale regolazione, potrà essere effettuata, a scelta del candidato, o mediante un sistema puramente analogico o mediante un sistema programmabile; in quest’ultimo caso è richiesta la scrittura del programma.

ESAME DI STATO 1988

Due trasformatori, appartenenti allo stesso gruppo, sono caratterizzati dai seguenti dati:

Trasf. A Trasf. B• potenza nominale 150 kVA 250 kVA• tensione nominale primaria 20 kV 20 kV• tensione secondaria a vuoto 400 V 400 V• potenza di corto circuito alla temperatura di

funzionamento2,4 % 2,0 %

• fattore di potenza di corto circuito alla temperatura di funzionamento

0,4 %

0,4 %• potenza assorbita nella prova a vuoto 1 % 0,9 %

I trasformatori, funzionanti in parallelo, alimentano, alla tensione di 380 V, tre utenze trifase che assorbono rispettivamente:

a) 120 kW cosφ = 1

b) 70 kW cosφ = 0,8

c) 80 kW cosφ = 0,9

Considerando le tre utenze contemporaneamente allacciate, il candidato determini nelle condizioni di funzionamento suddette:

1. la corrente erogata da ciascun trasformatore;2. la tensione di alimentazione al primario dei trasformatori;3. il rendimento complessivo dei due trasformatori funzionanti in parallelo.

In un secondo tempo vengono disinserite le utenze b) e c). Il candidato stabilisca se è conveniente mantenere i due trasformatori entrambi allacciati o escluderne uno, specificando quale, e giustificando la scelta effettuata. Nelle nuove condizioni di funzionamento il candidato determini la tensione primaria che sarebbe necessaria per mantenere al secondaria sempre la tensione di 380 V. Si espongano i criteri risolutivi adottati nelle diverse determinazioni.


Un carico monofase costituito da lampade ad incandescenza, alimentato in corrente alternata alla tensione 220 V con frequenza pari a 50 Hz, assorbe una potenza pari a 3 kW. Realizzare un sistema automatico in grado di fornire al carico alimentazione, anche in assenza della tensione di rete, per un tempo pari a 30 minuti. Deve essere prevista la disponibilità ottimale del sistema dopo 4 ore dall’ultimo disservizio. Rappresentare graficamente i singoli blocchi costituenti il sistema ed eseguire un dimensionamento di massima. È facoltà del candidato completare l’elaborato con uno studio sul funzionamento automatico di inserzione e disinserzione del sistema atto allo scopo.

ESAME DI STATO 1989

Si vuole progettare l’impianto di distribuzione in BT per un complesso industriale costituito da un capannone dotato di macchine operatrici trifase, sapendo che:

a) l’alimentazione allo stabilimento sarà effettuata in MT;

b) su ciascuna macchina è stata effettuata la misura di potenza nelle condizioni di funzionamento normale per cui si è in possesso delle misurazioni dei due wattmetri P13 e P23;

c) nel ciclo produttivo è previsto il funzionamento contemporaneo di tutte le macchine.

Il candidato, assegnati a sua scelta in numero di macchine operatrici e le relative potenze P13 e P23 esegua:

1. la relazione tecnica sull’impianto da realizzare, formulando le ipotesi che ne giustificano la scelta;

2. lo schema elettrico unifilare dell’impianto.

Il candidato esponga, inoltre, il criterio risolutivo e le relazioni attraverso le quali, noti i valori numerici, si possono individuare:

3. la potenza nominale del trasformatore – prevedendo un numero di potenza percentuale per servizi e futuri potenziamenti – e le relative protezioni a monte e a valle dello stesso, supponendo la cabina installata all’interno del capannone;

4. le protezioni delle singole macchine;5. il valore della capacità atta ad adeguare, se necessario, il fattore di potenza al

valore contrattuale, trascurando la variazione di tensione conseguente all’inserzione del gruppo rifasante.


Un motore asincrono trifase, alimentato con una tensione di 380 V a 50 Hz, aziona un dispositivo per il sollevamento di pesi costituito da un tamburo di avvolgimento della fune e da un freno elettromeccanico. Il candidato, assegnato a sua discrezione il peso massimo da sollevare, scelga i dati di targa del motore e, servendosi di un linguaggio di progetto, descriva il circuito di alimentazione del motore e del freno. Il circuito prevede le apparecchiature di protezione e di comando, tenendo presente che:

1) il motore deve essere avviato sottocarico; 2) il movimento deve essere bidirezionale; 3) il carico deve rimanere sospeso in caso di comando di arresto o in caso di

mancanza della tensione di alimentazione.

Il candidato giustifichi ogni scelta circuitale e le caratteristiche dei dispositivi di protezione e di comando, facendo esplicito riferimento alla teoria di funzionamento della macchina asincrona. Il candidato, infine, supponendo di fare funzionare il motore con condensatori di rifasamento collegati ai suoi morsetti, ipotizzi il comportamento del sistema nel caso in cui, durante il funzionamento con carico in discesa, venga meno la tensione di alimentazione.

ESAME DI STATO 1990

Un motore asincrono trifase avente i seguenti dati di targa:

- tensione nominale 380 V;- frequenza nominale 50 Hz;- potenza nominale 3 kW;- fattore di potenza a pieno carico 0,80;- rendimento a pieno carico 0,85;- numero di giri 1440 giri/min;

deve per necessità essere alimentato con una tensione di 380 V alla frequenza di 60 Hz. Il candidato esamini e descriva, facendo riferimento alla teoria della macchina asincrona, le modalità di funzionamento a 60 Hz e le prove sperimentali necessarie a valicare quanto previsto.


Un carico equilibrato costituito da tre resistenze connesse a stella è alimentato da una linea trifase a 380 V/50 Hz. Le correnti di linea sono pari ciascuna a 11 A. Il candidato determini:

a) le correnti di linea e le tensioni di fase sia nel caso che, per cause accidentali, una delle fasi del carico vada in cortocircuito sia nel caso che una delle fasi si interrompa;

b) le correnti di linea e la potenza assorbita nel caso che, per cause accidentali, una delle tre fasi del carico dovesse interrompersi, considerando le tre resistenze connesse a triangolo.

Il candidato descriva inoltre, con uno schema a blocchi, un dispositivo automatico che intervenga, disinserendo il carico, quando nelle correnti di linea si verifica una variazione superiore al 10% rispetto al normale funzionamento. Di tale dispositivo, qualora avesse scelto soluzioni tecnologiche e circuitali diverse, indichi una possibile realizzazione elettronica, descrivendone il funzionamento.

ESAME DI STATO 1991

Un motore asincrono trifase a rotore avvolto della potenza di 25 kW alimentato con tensione nominale di 380 V, è collegato ad un organo meccanico. Il complesso deve funzionare in servizio continuativo con una coppia costante durante l’avviamento. Per esigenze di continuità di esercizio, detto motore, normalmente alimentato dalla tensione di rete, dovrà poter essere commutato, in caso di assenza di tensione, su una linea di alimentazione di emergenza, in grado di fornire l’intera potenza necessaria al complesso. Il candidato, integrando i dati disponibili fino a delineare una specifica applicazione, realizzi Io schema elettrico di potenza e lo schema funzionale relativi alla soluzione circuitale che intende proporre, illustrandone il modo di funzionamento. Effettui altresì la scelta delle apparecchiature di manovra, controllo e protezione del motore, giustificandola con criteri tecnici ed economici.


Una nave a propulsione elettrica è azionata da un sistema a corrente continua con velocità variabile che movimenta eliche a pale fisse. Il propulsore è un unico motore in corrente continua a eccitazione indipendente che alla tensione nominale di 3000 V sviluppa una coppia all’asse di 22,3 kJ/rad con una corrente assorbita di armatura di 135 A. La velocità nominale del gruppo è di 150 giri/min; la costante di tempo elettrica del circuito di armatura è di 0,1 s, mentre la costante di tempo elettromeccanica è di 1 s. La pendenza della caratteristica elettromeccanica del motore è tale che, in corrispondenza delle variazioni di coppia resistente dovute alla navigazione, si verificano delle variazioni di velocità pari al 10% della velocità di rotta. Allo scopo di contenere tali variazioni di velocità all’l%, il candidato, costruendo preventivamente il relativo schema a blocchi, proponga una possibile soluzione di sistema di controllo, utilizzando un regolatore di tensione a tiristori e verificandone la stabilità. Si assumano, durante l’elaborazione, i necessari dati integrativi compatibili alle ipotesi progettuali che si intendono fare, tenendo presente che il tempo di ritardo dell’amplificatore di potenza è pari a 15 ms. Il candidato esponga inoltre i criteri di scelta dei dispositivi di protezione di detto motore, designando la loro caratteristica di intervento relativamente alla particolare applicazione.

ESAME DI STATO 1992 Due motori asincroni trifasi a rotore avvolto sono collegati in cascata in modo tale che quando uno dei due è alimentato dalla rete, l’altro viene alimentato dal rotore del primo; entrambi i motori sono calettabili sullo stesso asse con un giunto elettromagnetico. La frequenza della terna di tensioni trifasi di alimentazione vale 50 Hz e le coppie polari dei motori sono 4 per il primo e 2 per il secondo. Il candidato, attraverso una analisi del principio di funzionamento della macchina asincrona, determini le velocità di sincronismo ottenibili dal gruppo nelle diverse configurazioni possibili, giustificando le determinazioni assunte.

ESAME DI STATO 1992 ambra Un sistema di continuità dinamica per i servizi essenziali di un ospedale è costituito da un gruppo elettrogeno con motore diesel equipaggiato con un alternatore trifase da 500 kVA, tensione nominale 380 V, due coppie polari, velocità di sincronismo 1500 giri/minuto, eccitato con tensione nominale di 10 V e con una costante di tempo del circuito di campo di 1 secondo. Il gruppo alimenta, tramite una linea elettrica avente resistenza di fase di 0,5 Ω e reattanza trascurabile, le utenze privilegiate che assorbono complessivamente una potenza di 32 kW a cosφ = 0,9 in ritardo.

Tenendo conto che la reattanza sincrona dell’alternatore vale 1 Ω a 50 Hz, il candidato determini la variazione di tensione da vuoto a carico nelle illustrate condizioni di esercizio. Allo scopo di ridurre la variazione di tensione percentuale allo 0,5%, il candidato:

1) disegni lo schema a blocchi funzionale di un regolatore di tensione atto allo scopo;

2) determini le caratteristiche del blocco regolatore, tenendo conto di avere a disposizione un raddrizzatore semicontrollato a guadagno statico unitario e costante di tempo 30 ms e un alimentatore stabilizzato che fornisca un segnale di riferimento in corrente continua pari a 12V.

ESAME DI STATO 1993 Si vuole realizzare un gruppo convertitore costituito da un motore asincrono e da una dinamo. La dinamo deve alimentare un carico che assorbe 50 A alla tensione di 120 V ed il motore asincrono, a 4 poli, deve essere alimentato da una rete trifase a 380 V e 50 Hz. Il candidato, facendo ogni ipotesi aggiuntiva che ritenga necessaria, determini:

1. i dati di targa della dinamo e del motore ritenuti più idonei per la realizzazione del gruppo, tenendo presente che il rendimento complessivo non deve essere inferiore a 0,7;

2. le prove di laboratorio ritenute più idonee per verificare se il rendimento del gruppo è superiore a quello assegnato.

ESAME DI STATO 1993 ambra Un servomotore in continua a magneti permanenti, utilizzato per l’azionamento di un robot industriale, presenta un momento d’inerzia rotorico pari a 1,1 · 10-3 kg · m2 ed una coppia massima teorica a rotore bloccato pari a 3 N · m, mentre la velocità a coppia nulla vale 6000 giri/min. Dovendo detto azionamento movimentare carichi aventi momento d’inerzia pari a 9,9 · 10-3 kg · m2 con coppia richiesta pari a quella massima teorica fornibile dal motore, il candidato definisca le caratteristiche del motoriduttore ideale (scelto in base al criterio del massimo trasferimento di potenza) ed il corrispondente numero di giri al minuto offerto in uscita.

Successivamente il candidato individui a propria scelta un movimento elementare del robot e disegni lo schema elettrico funzionale realizzativo, nonché il programma in AWL per una logica programmata.

ESAME DI STATO 1994

Un’abitazione di campagna deve essere dotata dei seguenti servizi:

1. impianto elettrico dell’abitazione principale avente una superficie di 200 m2, doppi servizi, cucina, dispensa;

2. impianto di depurazione per piscina avente un motore monofase della potenza di 1 kW;

3. pozzo con pompa sommersa della potenza di 1,5 kW che alimenta un serbatoio della capacità di 2000 litri;

4. pompa di superficie con motore della potenza di 1 kW;5. autorimessa;6. cancello automatico con alimentazione di emergenza;7. antifurto perimetrale.

Il candidato, facendo le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie relative alle utenze ed alla loro ubicazione, proponga:

1) il progetto dell’impianto di alimentazione delle utenze elencate, definendo, in particolare:

- la potenza installata ed il sistema di tariffazione più idoneo;- la sezione dei cavi di ogni parte dell’impianto;- le protezioni delle linee e dei carichi;- l’impianto di terra.

Il candidato discuta, successivamente, l’opportunità o meno di rifasare i carichi induttivi.


Un’abitazione di campagna deve essere dotata dei seguenti servizi:

1. impianto elettrico dell’abitazione principale avente una superficie di 200 m2, doppi servizi, cucina, dispensa;

2. impianto di depurazione per piscina avente un motore monofase della potenza di 1 kW;

3. pozzo con pompa sommersa della potenza di 1,5 kW che alimenta un serbatoio della capacità di 2000 litri;

4. pompa di superficie con motore della potenza di 1 kW;5. autorimessa;6. cancello automatico con alimentazione di emergenza;7. antifurto perimetrale.8. sistema di irrigazione automatica del prato che circonda l’abitazione principale;9. sistema di irrigazione automatica dell’orto.

Il candidato, facendo le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie relative alle utenze ed alla loro ubicazione, proponga:

a) un progetto di massima dell’impianto di alimentazione delle utenze elencate definendo in particolare:

1. la potenza impegnata;2. il sistema di fornitura e tariffazione;3. i sistemi di protezioni per ogni singola utenza, tenendo conto delle norme di

legge.

Ipotizzando poi di avere convenuto un sistema di tariffazione bioraria ed una potenza installata di 6 kW, il candidato progetti un sistema dì comando automatico della alimentazione delle utenze ed un sistema di monitoraggio del loro funzionamento, fornendo semplicemente uno schema a blocchi e la descrizione della funzione svolta da ogni singolo blocco, discutendo le soluzioni tecnologiche più idonee per la realizzazione del sistema nel suo complesso.

ESAME DI STATO 1995

Si dispone di un motore asincrono trifase della potenza di 2,2 kW che collegato a stella può essere alimentato a 220 V e di un trasformatore trifase della potenza di 2 kW e rapporto di trasformazione 380/110 V.

Il candidato, facendo tutte le ipotesi aggiuntive che ritenga necessarie, dopo avere valutata la possibilità del funzionamento del motore alimentato con una rete a 380 V tramite il trasformatore, giustifichi le proprie valutazioni facendo riferimento alla teoria di funzionamento delle due macchine e determini:

1. il circuito equivalente complessivo del gruppo trasformatore motore;2. la potenza massima disponibile sull’albero del motore;3. il rendimento del gruppo.


Si vuole realizzare un sistema automatico capace di determinare, per punti, la caratteristica di intervento di interruttori magnetotermici bipolari aventi la corrente nominale pari a 6 A. Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive che ritenga necessarie, determini:

1. lo schema a blocchi del sistema specificandone il funzionamento in relazione alle prove da effettuare;

2. la soluzione tecnologica che propone per la realizzazione dell’automatismo confrontandola con le altre di sua conoscenza individuandone limiti e vantaggi.

Successivamente dettagli:a) lo schema adottato per carica l’interruttore e la soluzione scelta per misurarne i

tempi di intervento;b) il software utilizzato per il funzionamento del sistema, specificandone le

funzioni globali e scrivendone un segmento relativo ad una funzione.

ESAME DI STATO 1996

In una industria si ha la necessità di preriscaldare 500 litri di acqua. L’acqua, immessa alla temperatura di 15 C° in un serbatoio, viene portata, in 45 minuti, alla temperatura di 30°C tramite un sistema di resistenze alimentate da una linea trifase a 380 V lunga 50 metri. L’acqua, dopo essere stata riscaldata, resta nel serbatoio dal quale verrà prelevata integralmente dopo un certo tempo durante il quale un dispositivo di controllo termostatico deve mantenere l’acqua alla temperatura di 30°C, facendo intervenire il riscaldatore quando la temperatura differisce del 5% dal valore di regime. Il serbatoio contenente l’acqua può essere assimilato ad un modello che ha la seguente funzione di trasferimento:

Il dispositivo riscaldante può essere assimilato a sua volta ad un modello con una funzione di trasferimento con un polo avente costante di tempo pari a 10 s.

Il candidato, fatte eventuali opportune ipotesi aggiuntive: 1. calcoli la potenza del dispositivo riscaldante; 2. determini la sezione commerciale della linea, contenendo la caduta di tensione

entro il 2% e scelga le protezioni per sovracorrenti e contatti indiretti;3. disegni uno schema a blocchi di un possibile sistema di controllo della

temperatura; 4. determini gli elementi dei singoli blocchi, motivando le scelte effettuate;5. verifichi, con un metodo di sua conoscenza, la stabilità del sistema controllato.

ESAME DI STATO 1997

Una industria conserviera è alimentata alla tensione di 400/230 V. La potenza assorbita nelle condizioni di carico nominale vale:

- 30 kW per la linea compressori; - 6 kW per la linea ventilatori; - 6 kW per la linea pompe; - 10 kW per la linea condizionamento; - 6 kW per la linea luce; - 3kW perla linea uffici.

Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie, determini:

1) la potenza contrattuale; 2) lo schema del quadro elettrico e illustri con una opportuna relazione i criteri da

seguire per la scelta delle caratteristiche delle apparecchiature presenti; 3) le caratteristiche dell’impianto di terra; 4) la configurazione del gruppo di misura dell’energia attiva e reattiva, anche al

fine del rilevamento del fattore di potenza del carico. Successivamente il candidato, dopo aver indicato le rilevazioni da eseguire sull’impianto per la determinazione della potenza rifasante e avere ipotizzato l’adozione di un sistema di rifasamento automatico, tracci lo schema a blocchi del regolatore e lo schema elettrico dell’impianto di rifasamento nel suo complesso spiegando le soluzioni adottate.

ESAME DI STATO 1998 Un sistema di irrigazione è costituito da una vasca di accumulo a pelo libero, da una pompa e da un gruppo di elettrovalvole per la distribuzione. La pompa, azionata da un motore asincrono trifase, deve garantire una portata di 9 litri/s con prevalenza manometrica di 23 m. Il rendimento complessivo dell’elettropompa è pari a 0,68. il candidato giustificando le proprie valutazioni e formulando opportune ipotesi aggiuntive:

a) definisca le specifiche del motore asincrono trifase e delle apparecchiature di manovra e di protezione;

b) calcoli la sezione del cavo di alimentazione;c) esegua il rifasamento del motore, discutendone gli effetti sulla taratura delle

protezioni;d) sviluppi uno schema a blocchi per l’irrigazione automatica controllata da un

sensore di umidità del terreno e disegni lo schema elettrico di comando della pompa nel suo complesso, spiegando le soluzioni adottate.

ESAME DI STATO 1999

Un’officina è ubicata in un capannone avente una superficie di circa 250 m2 con annessa area esterna e ha come utilizzatori un elevato numero di macchine utensili. La potenza mediamente assorbita, tenuto conto dei coefficienti di utilizzazione e di contemporaneità, è di 40 kW. Gli apparecchi di forza motrice e di illuminazione sono alimentati da due distinti sistemi di condotti sbarre. L’impianto è alimentato dalla rete di distribuzione in BT, la corrente di corto circuito presunta trifase nel punto di consegna è di 6 kA e la distanza tra il punto di consegna e il quadro generale posto nel capannone è di 30 m.

Il candidato fatte le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie, limitandosi a quattro a sua scelta, dei seguenti argomenti proposti, determini le caratteristiche:

1. dell’interruttore generale posto a valle del gruppo di misura;2. del montante che collega l’interruttore generale al quadro generale;3. dell’impianto di illuminazione (calcolo illuminotecnico);4. del rifasatore automatico;5. dell’impianto di terra;6. degli apparecchi di manovra e protezione presenti nel quadro generale e ne

disegni lo schema elettrico.

ESAME DI STATO 2000 In una cabina di trasformazione, a servizio di uno stabilimento industriale, è installato un trasformatore di potenza nominale pari a 315 kVA con tensioni nominali 15 kV (lato MT) e 400/230 V (lato BT). Dal quadro elettrico di distribuzione in BT partono cinque linee:

- la prima linea alimenta un grosso motore asincrono trifase; - la seconda linea è completamente uguale alla prima; - la terza linea alimenta un gruppo di piccoli motori asincroni trifasi;- la quarta linea alimenta l’impianto di illuminazione;- la quinta linea alimenta i servizi generali dello stabilimento.

I rilievi eseguiti sulle singole linee, in condizioni di funzionamento normale, hanno fornito le seguenti informazioni:

a) prima e seconda linea: potenza assorbita, ricavata dalle indicazioni di due wattmetri inseriti secondo il metodo Aron, P13 = 35 kW P23 = 13 kW;

b) terza linea: potenza assorbita, ricavata dalle indicazioni di due wattmetri inseriti secondo il metodo Aron, P13 = 45 kW P23 = 30 kW;

c) quarta linea: le lampade presenti sono già rifasate e assorbono una potenza pari a 20 kW;

d) quinta linea: la potenza assorbita è circa 10 kW con fattore di potenza superiore a 0,9.

Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie, determini:

1. la potenza delle batterie di condensatori per il rifasamento, ove necessario, delle varie linee;

2. la potenza delle batterie di condensatori per il rifasamento del trasformatore;3. le caratteristiche degli apparecchi di manovra e protezione di ogni batteria di

condensatori.

Infine il candidato disegni lo schema elettrico unifilare della cabina e del quadro BT e, dopo aver eseguito gli opportuni calcoli, indichi le caratteristiche delle apparecchiature utilizzate.

ESAME DI STATO 2001

Un condominio, ubicato su un’area a forma rettangolare, comprende:

- tre piani fuori terra con una scala interna;- tre appartamenti per piano aventi rispettivamente una superficie di circa 50

m2, 100 m2 e 150 m2;- impianto ascensore con locali tecnici accessibili dall’ultimo piano;- locale contatori, centrale idrica, ripostigli e box auto, che si affacciano a

cielo aperto, al piano terra;- giardino circostante lo stabile;- ingressi carrabile e pedonale.

Le potenze assorbite dai servizi condominiali sono:

- forza motrice e luce ascensore: 5000 W + 600 W;- illuminazione giardino: 700 W;- centrale idrica e irrigazione giardino: 2500 W;- cancello elettrico: 450 W;- illuminazione scale e atrio di ingresso: 400 W;- illuminazione corridoi e parti comuni al piano terra: 500 W;- alimentazione impianti ausiliari: 300 W;

Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie e stabilite le caratteristiche generali del progetto, determini:

1. la potenza contrattuale per i singoli appartamenti e per i servizi condominiali;2. lo schema unifilare del quadro generale, dei servizi condominiali e giustifichi i

criteri di scelta delle apparecchiature presenti nello schema proposto;3. le caratteristiche e i criteri di dimensionamento delle colonne montanti per

l’alimentazione delle unità abitative;4. la costituzione e le caratteristiche dell’impianto di terra del complesso.

ESAME DI STATO 2002

Un motore asincrono trifase a 6 poli con avvolgimenti statorici connessi a stella e rotore avvolto è alimentato da una linea trifase a 380 V – 50 Hz e presenta, a pieno carico, le seguenti caratteristiche:

Pr = 24 kW η = 0,88

cosφ = 0,82 s = 3%

All’avviamento, con una coppia di spunto uguale a quella di pieno carico, il motore assorbe una corrente pari a 6 volte la corrente di pieno carico. In condizioni di esercizio il motore si deve avviare con una coppia di spunto di 120 Nm e, nel contempo, per ridurre la corrente di spunto, si decide di alimentare il motore con un autotrasformatore. Il candidato, illustrando adeguatamente le soluzioni adottate, determini i valori:

- della corrente assorbita a pieno carico dal motore;- della coppia fornita a pieno carico;- della tensione che l’autotrasformatore deve fornire al motore per permettergli

l’avviamento con la coppia di spunto di 120 Nm;- della corrente di spunto assorbita dal motore in condizioni di esercizio con

l’autotrasformatore inserito.

Inoltre, esponendo i criteri adottati, scelga la potenza dell’autotrasformatore, tenuto conto del particolare utilizzo della macchina. Il candidato, infine, proponga soluzioni alternative all’autotrasformatore che consentano l’avviamento del motore nelle stesse condizioni allo spunto e le confronti con la soluzione proposta.

ESAME DI STATO 2003 Si deve dimensionare l’impianto elettrico per un campeggio per 120 piazzole destinate ad ospitare camper, roulette e tende che richiedono una potenza media assorbita di 900 W. Nel campeggio si prevede di inserire le seguenti strutture con le relative potenze installate:

- un’area attrezzata per le attività sportive comprensiva di un campo da tennis e di un campo polivalente

P = 8 kW

- uno spazio per lo svolgimento di spettacoli all’aperto P = 6 kW- servizi igienici P = 8 kW- un bar con annesso un piccolo spaccio P = 6 kW- uffici P = 4 kW

Sapendo inoltre che, le potenze installate per una centrale tecnologica e per l’illuminazione dei viali sono rispettivamente 15 kW e 3 kW, il candidato valuti la possibilità di alimentare l’impianto elettrico del campeggio in BT o in MT. Successivamente, fatte le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie per meglio definire le caratteristiche delle utenze, determini:

1. la potenza complessiva;2. lo schema a blocchi della distribuzione dell’energia;3. il disegno dello schema elettrico unifilare e illustri i criteri da seguire per il

calcolo delle caratteristiche delle apparecchiature presenti nel quadro elettrico generale;

4. le caratteristiche elettriche e costruttive dei quadri di alimentazione delle piazzole;

5. i sistemi da adottare per le protezioni contro i contatti diretti e indiretti. Inoltre determini la sezione e le caratteristiche di una linea in cavo che, partendo dal quadro di smistamento, alimenta una zona comprendente 24 piazzole nell’ipotesi che la linea sia strutturata come in figura:

A 120m B 50m C

e che le piazzole siano alimentate da quattro colonnine dotate di sei prese ciascuna.

ESAME DI STATO 2004

Su un’area a forma rettangolare è ubicato un complesso industriale comprendente un capannone, costituito da due reparti di lavorazione, una palazzina uffici ed un’area esterna recintata. La cabina di trasformazione a servizio dello stabilimento è alimentata da una linea in cavo alla tensione nominale di 20 kV. Da lato B.T della cabina si diramano due linee in cavo, di lunghezza 15 m e 50 m, che alimentano rispettivamente i quadri generali situati nel capannone e nella palazzina uffici. Dal quadro generale del capannone si diramano le linee che alimentano:

a) il sottoquadro del primo reparto che assorbe una potenza di 120 kW;b) il sottoquadro del secondo reparto che assorbe una potenza di 50 kW;c) l’illuminazione e i servizi vari del capannone che assorbono una potenza di

15 kW.

Dal quadro generale della palazzina si diramano le linee che alimentano:

a) il sottoquadro della centrale di condizionamento che assorbe una potenza di 10 kW;

b) l’illuminazione e i servizi vari della palazzina che assorbono una potenza di 6 kW;

c) l’illuminazione e le utenze esterne che assorbono una potenza di 3 kW.

Sapendo che le potenze precedentemente indicate tengono già conto dei coefficienti di utilizzazione e di contemporaneità e che il fattore di potenza globale dell’impianto è pari a 0,75, il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive relative alla fornitura di energia elettrica, stabilite le caratteristiche generali dell’impianto e disegnato lo schema unifilare a blocchi della distribuzione elettrica, determini:

1. la potenza da installare in cabina, le caratteristiche delle apparecchiature previste per la sezione MT e ne disegni lo schema unifilare;

2. le caratteristiche e i dispositivi di protezione contro le sovracorrenti delle condutture di collegamento tra il quadro elettrico BT della cabina e i quadri generali situati nel capannone e nella palazzina uffici;

3. le caratteristiche delle apparecchiature previste per il quadro elettrico BT di cabina e ne disegni lo schema elettrico unifilare;

4. le caratteristiche dei sistemi di protezione da adottare contro i contatti diretti e indiretti.

ESAME DI STATO 2005

Una macchina in corrente continua, funzionante da dinamo con eccitazione indipendente, viene mantenuta in rotazione da un motore asincrono trifase a 4 poli e con gli avvolgimenti statorici collegati a stella.Sul motore, avente le seguenti caratteristiche:

- tensione nominale = 380 V - corrente nominale = 22 A - rapporto di trasformazione = 1,3

Sono state eseguite 2 prove a vuoto, con tensioni di alimentazione diverse, che hanno dato i seguenti risultati:V1 = 380 V potenza assorbita = 590 W cosϕ0= 0,21V’1 = 340 V potenza assorbita = 525 W corrente assorbita = 3,88 A

Mentre la resistenza misurata tra 2 morsetti statorici vale 0,28 Ω.

Il candidato, fatte eventuali ipotesi aggiuntive, calcoli separatamente le perdite nel ferro e quelle meccaniche. Considerando che il motore lavora a pieno carico con un rendimento dell’89%, determini:

- la corrente nelle fasi del rotore,- la velocità di rotazione e la resistenza delle fasi del rotore,- la potenza meccanica trasmessa,- la coppia meccanica e quella di attrito,- la tensione, la corrente erogata dalla dinamo e la potenza fornita al carico

considerando che la dinamo stessa presenta la seguente caratteristica esterna teorica (trascurando la reazione d’indotto):

Il candidato illustri infine le conseguenze di una diminuzione del 20% della corrente erogata dalla dinamo.

ESAME DI STATO 2006

Un piccolo ristorante – bar è ubicato al piano terra di un edificio ed è composto da un locale cucina con relativa zona per il lavaggio stoviglie, un locale bar, una sala ristorante, un piccolo deposito e i servizi igienici.Sapendo che l’impianto elettrico è alimentato dalla rete di distribuzione in BT, che la distanza tra il gruppo di misura e il quadro elettrico generale è di 12 metri e che nei singoli ambienti sono installate le seguenti apparecchiature con le relative potenze assorbite:Locale cucina

- Lavapiatti P = 5 kW- Cella frigorifero P = 1,7 kW- Congelatore P = 0,3 kW- Affettatrici P = 2 kW- Pelapatate P = 0,6 kW- Cappa di aspirazione P = 0,4 kW- Apparecchi di illuminazione P = 1 kW

Locale bar- Macchina caffè P = 3 kW- Macina caffè P = 0,3 kW- Tostiera P = 1 kW- Lavabicchieri P = 2,5 kW- Forno a microonde P = 1 kW- Banco frigo P = 0,37 kW- Apparecchi di illuminazione P = 0,8 kW

Sala ristorante- Apparecchi di illuminazione P = 1,2 kW

Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie per meglio definire l’utenza e disegnato lo schema unificare a blocchi della distribuzione, calcoli la potenza contrattuale impegnata e determini:

1. le caratteristiche dell’interruttore generale installato a valle del gruppo di misura:

2. le caratteristiche del montante che collega l’interruttore generale al quadro elettrico generale;

3. le caratteristiche dei sistemi da adottare per la protezione contro i contatti diretti e indiretti.

Inoltre disegni gli schemi elettrici dei quadri elettrici previsti, giustifichi le soluzioni proposte e indichi i criteri da seguire per la scelta delle caratteristiche delle apparecchiature installate.

ESAME DI STATO 2007

Il candidato svolga le seguenti proposte:Proposta n.1Si deve dimensionare l’impianto elettrico per l’illuminazione di una strada lunga circa 540 m.In accordo con i calcoli illuminotecnici effettuati, si utilizzano:

- Apparecchi di illuminazione con lampade a vapori di sodio ad alta pressione (tensione nominale 230 V, Potenza nominale 250 W, potenza dissipata dall’alimentatore 27 W, fattore di potenza 0,9, corrente assorbita all’accensione 1,5 la corrente nominale).

- Sostegni con altezza fuori terra pari a 9 m e distanti circa 30 m.L’impianto in esame è alimentato direttamente in bassa tensione dal distributore, fornitura trifase, tensione 230/400 V. La distanza tra il gruppo di misura e l’inizio della strada in esame è circa 80 m.Allo stesso gruppo di misura sono allacciati i circuiti che alimentano l’impianto di illuminazione di altre strade.Il candidato, fatte le opportune ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie, determini:

1. le caratteristiche della linea di distribuzione principale e della derivazione tra linea principale e lampada;

2. le caratteristiche dei sistemi da adottare per la protezione contro i contatti diretti e indiretti;3. le caratteristiche degli apparecchi di protezione contro le sovracorrenti.

Infine il candidato disegni lo schema del quadro elettrico e giustifichi la soluzione proposta.

Proposta n.2Dal quadro elettrico di distribuzione A, alimentato alla tensione nominale di 230/400 V, parte una linea in cavo come in figura:

Dove PB, PC e PD sono le potenze mediamente assorbite da quadretti di prese monofasi e trifasi.I tronchi della linea hanno le seguenti caratteristiche:Tronco AB BC BDLunghezza (m) 30 30 20Sezione (mm2) 16 16 6Il candidato, stabilite le caratteristiche della conduttura e integrando opportunamente i datimancanti, determini:

1. la caduta di tensione massima in linea con i carichi PB, PC e PD contemporaneamente in funzione;

2. l’ulteriore carico che si può ancora aggiungere in C, mantenendo la caduta di tensione totale in linea nei limiti ammessi dalla norma.

ESAME DI STATO 2008

Un trasformatore trifase Dy 11 in olio con i seguenti dati di targa: - Potenza nominale: 200 kVA - Tensione nominale primaria: 10 kV - Tensione nominale secondaria: 400 V - Frequenza nominale: 50 Hz - Potenza a vuoto: 540 W - Potenza di corto circuito: 1,75% - Tensione di corto circuito: 4,17%

alimenta una rete di utilizzazione alla piena potenza di targa.

Il candidato calcoli le correnti nominali, il rendimento e la caduta di tensione nel caso in cui sia allacciato un carico con fattore di potenza cosφ = 0,8.In un secondo tempo si ha la necessità di ampliare la rete in modo da garantire una corrente di 500 A, restando inalterato il fattore di potenza del carico.Il candidato, dopo aver illustrato le possibili soluzioni da adottare per garantire il corretto funzionamento dell’impianto, individui quella che ritiene più adeguata e ne motivi la scelta.

ESAME DI ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE 1992

Si deve realizzare il piano di elettrificazione di un piccolo centro abitato. Il prelievo dell'energia avviene da una linea MT a 20kV su tre fasi a 50Hz che, dopo il necessario sezionatore, alimenta le cabine MT/BT con due linee derivate in aereo che saranno interrate in prossimità del centro abitato. Con la prima derivazione si alimentano due cabine mentre la seconda è destinata all'alimentazione della terza cabina prevista in progetto. La potenza installata in ciascuna delle tre cabine MT/BT e di 250kVA. Per ogni cabina sono previste due uscite in BT. Il candidato assuma plausibili elementi e dati (distanze, conduttori, sostegni, apparecchiature, ecc.) occorrenti per una più completa descrizione dell'impianto. Illustri inoltre le modalità di esecuzione delle opere con particolare riferimento a quelle relative alla posa in opera delle linee aeree ed interrate, attenendosi strettamente alla normativa vigente in materia.Il candidato infine, descriva il tipo di cabina che intende istallare, completa di trasformatore, protezioni e apparecchiature di manovra e di misura, ed esponga i criteri di posizionamento delle cabine sulla base delle utenze alimentate.


Una villa occupa una superficie di sedime di circa 150 m2 e comprende un seminterrato ( con garage e locale caldaia), un piano rialzato e un primo piano.

Il Candidato, dopo aver liberamente scelto posizione e dimensioni dei vari ambienti (salone, cucina, bagni, studio ecc.) ed aver definito la conseguente potenza elettrica da impegnare, imposti una relazione tecnica di studio e di progettazione dell'impianto elettrico, soffermandosi sulla scelta dei materiali e sui criteri seguiti per renderlo conforme alle prescrizioni normative, ivi comprese le norme di sicurezza, con particolare attenzione al dimensionamento dell'impianto di terra e alle caratteristiche delle apparecchiature.


Si deve alimentare a 380 V - 50 Hz con sistema del tipo TT, un reparto di macchine utensili per lavorazioni meccaniche.

Nel reparto sono presenti 20 macchine, disposte su due identiche file parallele per una lunghezza di 20 m. Ogni fila comprende 10 macchine, tutte dotate di un motore asincrono con rotore a gabbia. Le caratteristiche dei motori sono:

- n. 3 motori di potenza nominale 1.1 kW e velocità a vuoto di 3000 giri/min; - n. 2 motori di potenza nominale 1.5 kW e velocità a vuoto di 750 giri/min; - n. 5 motori di potenza nominale 3 kW e velocità a vuoto di 1500 giri/min.

Il reparto funziona dalle ore 8.00 alle 13.00 e dalle ore 14.00 alle 17.00.

Fatta ogni ipotesi aggiuntiva ritenuta utile per meglio definire il problema, ricavati dai manuali tecnici i dati dei motori eventualmente necessari alla esecuzione di calcoli, il candidato progetti l'impianto elettrico dopo averne opportunamente scelto lo schema (dorsale, radiale, dorso-radiale o altro).

Illustri, infine, in una relazione i criteri (tecnici, economici, normativi) che lo hanno guidato nella scelta delle soluzioni progettuali, soffermandosi, in particolare, sulle protezioni, sul coordinamento dell'interruttore differenziale con l'impianto di terra e sul più conveniente tipo di tariffa dell'energia elettrica da proporre al cliente.


Si devono realizzare gli impianti elettrici di forza motrice e di illuminazione di un capannone di uno stabilimento industriale. Il capannone di cui si fornisce nell'allegato A la pianta con la disposizione dei principali macchinari con relativi banchi di lavorazione, ha un'altezza media di 7 m ed è dotato di propria cabina di trasformazione con tensioni di esercizio 15 kV (lato MT) e 400/230 V (lato BT).

Le macchine, alimentate in BT, hanno le seguenti caratteristiche:

• macchine nn. 1-2-3-4: Pn = 5 kW, cosø = 0.82 ciascuna • macchine nn. 5-6-7: Pn = 4 kW, cosø = 0.84 ciascuna • macchine nn. 8-9: Pn = 3.5 kW, cosø = 0.80 ciascuna.

Il candidato, fatta ogni ipotesi aggiuntiva ritenuta utile per meglio definire il problema e ricavati dai manuali i dati necessari alla esecuzione degli impianti, esegua un progetto di massima corredato di elaborati relativi al quadro elettrico, alle linee di distribuzione, all'illuminazione, alle protezioni, all'impianto di terra, alla scelta del trasformatore in cabina.

Il candidato illustri, infine, con una adeguata relazione tecnica i criteri che lo hanno guidato nella scelta delle soluzioni progettuali.

ALLEGATO A

http://www.elektro.it/scuola/scuola_img/allegatoa_95.gif

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Si deve realizzare l'i impianto elettrico di un cantiere per la costruzione di un edificio civile su una area di 35x45 metri quadrati. Superficie coperta 400 metri quadrati.

Gli apparecchi da utilizzare e la loro potenza di targa sono i seguenti:

- Gru a torre 11 kW - Betoniera 2.2 kW - Puliscitavole 2.2 kW - Sega circolare 1.5 kW - Piegaferro 5.5 kW - Macchina per intonaco 5.5 kW - Utensili portatili 3 kW

Il candidato, fatta ogni ipotesi aggiuntiva utile per meglio definire l'utenza, proponga un progetto da attuare con riferimento:

1. alla potenza contrattuale; 2. alla dislocazione dei quadri elettrici e degli apparecchi da utilizzare; 3. al dimensionamento ed alla protezione dei cavi; 4. alla scelta dei componenti presenti nei quadri elettrici; 5. all'impianto di terra;

l candidato illustri con una adeguata relazione tecnica i criteri seguiti nella scelta delle soluzioni progettuali adottate evidenziando le caratteristiche dei componenti elettrici usati.


Occorre illuminare una galleria autostradale a senso unico lunga 3 km. Il candidato, sapendo che il punto di consegna dell'energia elettrica (una linea trifase con neutro, 380 V, 50 Hz) è ad una distanza di 300 metri dall'ingresso della galleria, dopo avere fatto eventuali ipotesi aggiuntive ritenute utili per meglio definire il problema, determini:

- Il tipo di lampade da installare e la distanza fra di esse intercorrente. - Come potenziare il flusso luminoso per consentire l'adattamento dell'occhio

all'ingresso della galleria nonché un sistema di regolazione automatica dello stesso flusso, in funzione dei diversi livelli di luminanza esterna.

- Una corretta distribuzione dei carichi. - La sezione dei conduttori in cavo da adottare per avere una caduta di

tensione accettabile per gli apparecchi illuminanti più lontani. - Le caratteristiche delle apparecchiature di manovra e di protezione presenti

nel quadro elettrico di comando.

Il candidato, infine, illustri in una relazione i criteri che lo hanno guidato alla scelta delle soluzioni progettuali nonché i criteri che seguirebbe per redigere un preventivo di massima dei costi dell'intera opera.


Si deve progettare l'impianto elettrico di una scuola media ubicata in un edificio a tre piani. La destinazione d'uso dei locali è la seguente:

- piano seminterrato per depositi, servizi tecnici e distribuzione degli impianti elettrici e termotecnici;

- piano rialzato per biblioteca, sala riunione, palestra, uffici, sale e servizi; - primo piano per aule e servizi;

Nell'area esterna è previsto, inoltre, un campo di pallacanestro.

Dall'analisi dei carichi, tenendo conto dei fattori di utilizzazione e contemporaneità, si è calcolato che la potenza richiesta è circa di 100 kW.

Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive ritenute utili per meglio definire il complesso, illustri con una adeguata relazione tecnica la consistenza e la tipologia dell'impianto elettrico, corredandola di elaborati analitici relativi ad almeno due, a sua scelta, fra quelli sotto indicati:

1. alla cabina di trasformazione e al quadro elettrico generale; 2. al dimensionamento delle condutture delle linee principali ed alla scelta

delle relative protezioni; 3. all' impianto di illuminazione; 4. all' impianto di emergenza; 5. all' impianto di terra e protezioni dei contatti indiretti; 6. all' impianto parafulmini; 7. agli impianti ausiliari.


Su una area a forma rettangolare i cui lati misurano rispettivamente 180 e 90m si deve realizzare un complesso residenziale composto da:

a. nove villette avente ciascuna una superficie di circa 180 m2 con annessa autorimessa, separata dall'abitazione, di circa 30 m2 e giardino;

b. uno spazio condominiale che comprende il viale d'accesso alle unità abitative e un campo da tennis.

L'impianto elettrico del complesso è alimentato dalla rete di distribuzione in BT e la corrente di corto circuito presunta trifase nel punto di consegna è di 6 kA.

Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie per meglio definire le utenze e disegnata una planimetria del complesso, progetti l'impianto elettrico definendo in particolare:

1. le potenze necessarie per le unità abitative, per l'illuminazione del campo da tennis e del viale e per i servizi ausiliari;

2. i percorsi delle condutture tra il punto di consegna dell'energia e i quadri elettrici, le caratteristiche delle condutture stesse;

3. le caratteristiche degli apparecchi di manovra e protezione presenti nei quadri elettrici;

4. le caratteristiche dell'impianto di terra.


In un capannone con annessa area esterna è ubicata una azienda la cui attività consiste nel confezionamento e vendita di vestiti.

La destinazione e le dimensioni in metri dei vari ambienti sono:

- Sala lavorazione 16x8 - Area vendita 7,5x6,5 - Magazzino 6x4 - Ingresso,uffici e servizi 8,2x8

Le principali utenze elettriche sono:

- Dieci macchine nella sala lavorazione la cui potenza complessiva mediamente assorbita è circa 12 kW

- Impianto di climatizzazione area vendita che assorbe circa 60 W/mq - Impianto di illuminazione interna ed esterna - Apparecchi uffici - Impianti ausiliari


Si deve realizzare l'impianto elettrico di una autofficina per riparazione e revisione autoveicoli con dimensioni 18x10 metri.

L'officina è composta di un locale riparatore di un ufficio, di un servizio igienico e di un soppalco utilizzato come magazzino.Le utenze previste sono le seguenti:

- Due ponti elevatori 1,5 kW - Compressore 2,5 kW - Aspiratore 0,7 kW - Insegna esterna 0,3 kW - Riscaldamento elettrico ufficio 1,5 kW - Boiler elettrico 1,5 kW

L'impianto elettrico è alimentato da un contatore ubicato sulla parete esterna del fabbricato, con fornitura in BT alla tensione di 380/220 V.

Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive ritenute utili per meglio definire l'utenza, progetti l'impianto elettrico definendo in particolare:

1. La potenza necessaria per l'illuminazione; 2. La potenza contrattuale; 3. Il dimensionamento e la protezione dei cavi; 4. Le caratteristiche delle apparecchiature di manovra e protezione presenti nel quadro elettrico; 5. Le caratteristiche dell'impianto di terra.


Si deve realizzare l'impianto elettrico di un magazzino adibito a vendita di generi alimentari, con dimensioni di 12 x 20 metri. Il magazzino è composto di un locale vendita con superficie di 150 m2 deposito merci, spogliatoio e servizio igienico.

Le utenze previste sono le seguenti,

- Un banco frigo per salumi e formaggi 1,0 kW 400V- Un banco surgelati 1,5 kW 400V- Una cella frigorifera 2,5 kW 400V- Uno scaldacqua 1,5 kW 230V- Una cassa 0,6 kW 230V- Affettatrici, bilance, ecc. 1,0 kW 230V

Impianti ausiliari: insegna esterna, telefono, antifurto.

Il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive ritenute utili per meglio definire l'utenza, progetti l'impianto elettrico definendo in particolare:

1. La potenza necessaria per l'illuminazione.2. La potenza contrattuale.3. Il dimensionamento e la protezione dei cavi.4. Le caratteristiche delle apparecchiature di manovra e protezione presenti nel

quadro elettrico.5. La tipologia degli impianti ausiliari.6. Le caratteristiche dell'impianto di terra.7. Il progetto di massima di un dispositivo programmabile (con PLC oppure

con software specifico) per il controllo del. sistema.

Il candidato, infine, illustri con un'adeguata relazione tecnica i criteri seguiti nella scelta delle soluzioni progettuali adottate.


Una struttura per attività ricreative ad uso privato interessa un'area recintata di circa 3500 m2 e comprendente :- due campi da tennis 11 x 24 m ciascuno;- una palazzina (spogliatoi, servizi igienici, ufficio, bar);- parcheggio e area verde.

Il candidato, con riferimento a uno schema planimetrico, fatte le ipotesi aggiuntive per meglio definire le utenze, progetti l'impianto elettrico definendo in particolare:

1. Lo schema a blocchi della distribuzione elettrica e la dislocazione dei quadri elettrici.

2. Le potenze assorbite dalle varie utenze e la potenza contrattuale per l'alimentazione

3. dell'impianto.4. La disposizione e le caratteristiche degli apparecchi di illuminazione per i

campi da tennis.5. Lo schema elettrico del quadro generale e le caratteristiche delle

apparecchiature previste.6. Il dimensionamento e la protezione delle principali linee in cavo.7. Le caratteristiche dell'impianto di terra.8. Le caratteristiche dell'impianto di illuminazione di sicurezza.

Il candidato, infine, illustri con un'adeguata relazione tecnica i criteri seguiti nella scelta delle soluzioni progettuali adottate.

7.9-ESAME_ELETTROTECNICA_Periti

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