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ISTITUTO TECNICO
"LEONARDO DA VINCI"
AD INDIRIZZO TECNOLOGICO ED ECONOMICO
PIANO DI LAVORO COMUNE
Anno Scolastico 2014 – 2015
Materia: Elettrotecnica ed Elettronica
Classe: 4^ elettrotecnici
Data di presentazione: 16-09-2014
DOCENTE
FIRMA
Cottini Marzio
__________________
Maulini Stefano
__________________
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"LEONARDO DA VINCI"
AD INDIRIZZO TECNOLOGICO ED ECONOMICO
OBIETTIVI D'APPRENDIMENTO
STANDARD MINIMI IN TERMINI DI CONOSCENZE EDI ABILITA:
A conclusione del percorso quinquennale, il Diplomato nell’indirizzo “Elettronica ed Elettrotecnica”
consegue le specificate competenze.
1. Applicare nello studio e nella progettazione di impianti e di apparecchiature elettriche ed elettroniche
i procedimenti dell’elettrotecnica e dell’elettronica.
2. Utilizzare la strumentazione di laboratorio e di settore e applicare i metodi di misura per effettuare
verifiche, controlli e collaudi.
3. Analizzare tipologie e caratteristiche tecniche delle macchine elettriche e delle apparecchiature
elettroniche, con riferimento ai criteri di scelta per la loro utilizzazione e interfacciamento.
4. Gestire progetti.
5. Gestire processi produttivi correlati a funzioni aziendali.
6. Utilizzare linguaggi di programmazione, di diversi livelli, riferiti ad ambiti specifici di applicazione.
7. Analizzare il funzionamento, progettare e implementare sistemi automatici.
OBIETTIVI TRASVERSALI E RUOLO SPECIFICO DELLA DISCIPLINA NEL LORO
RAGGIUNGIMENTO:
Essi sono correlati alle seguenti finalità generali: sapersi esprimere e comunicare nel linguaggio specifico
della disciplina, saper analizzare la realtà che ci circonda, saper organizzare e collaborare nella esecuzione di
un lavoro, saper sviluppare autonomia di giudizio e sapersi verificare e confrontare con gli altri.
PROGRAMMA PREVISIONALE
Il suddetto programma verrà diviso in "moduli" ognuno dei quali a sua volta si comporrà di varie unità
didattiche.
Per lo svolgimento di tutti i moduli la metodologia adottata sarà quella della lezione frontale, dell'uso del
laboratorio e dello svolgimento di esercizi in classe.
Prerequisito per l'assimilazione di un nuovo modulo è la conoscenza del modulo precedente.
Tutto il programma viene svolto in collegamento con i programmi di TDP, Sistemi e Matematica.
SETTEMBRE
MODULO 0° Il regime sinusoidale
Prerequisiti:
- Conoscere le proprietà elementari dei componenti elettrici;
- Essere in grado di risolvere reti elettriche lineari in regime continuo;
- Conoscere le caratteristiche di un segnale sinusoidale e le grandezze elettriche presenti in regime
sinusoidale sui componenti elementari.
Obiettivi
Sapere:
- Conoscere le caratteristiche della corrente alternata e le sue principali proprietà;
- Conoscere il modo in cui si genera e come si rappresenta una corrente alternata;
- Conoscere le relazioni tra vettori;
- Conoscere i possibili modi di collegamento dei componenti elettrici;
- Conoscere gli schemi elettrici fondamentali di un circuito per corrente alternata;
- Conoscere le modalità di risoluzione dei circuiti in corrente alternata;
- Conoscere il significato di potenza attiva, reattiva e apparente;
- Conoscere le modalità di rifasamento.
Saper fare:
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- Riconoscere i diversi tipi di segnale e definire la frequenza di un segnale in corrente alternata;
- Fornire una rappresentazione vettoriale di una grandezza sinusoidale;
- Eseguire operazioni tra vettori utilizzando i numeri complessi;
- Calcolare la potenza dissipata da un resistore, una bobina e un condensatore;
- Calcolare il fattore di potenza di un carico elettrico.
- Riconoscere un circuito in corrente alternata costituito da resistenze, induttori e condensatori;
- Risolvere semplici circuiti in corrente alternata con carichi in serie e in parallelo;
- Semplificare circuiti in corrente alternata apparentemente complessi;
- Calcolare la potenza dissipata da un circuito.
UNITA' DIDATTICA 1: I componenti e le reti a regime sinusoidale
- La funzione sinusoidale;
- Rappresentazione vettoriale delle grandezze sinusoidali;
- I componenti passivi lineari a regime sinusoidale;
- Circuiti serie;
- Circuiti parallelo;
- Circuiti serie-parallelo.
UNITA' DIDATTICA 2: Le potenze a regime sinusoidale
- La potenza attiva, reattiva e apparente;
- Teorema di Boucherot;
- Le linee elettriche;
- Il rifasa mento;
- La misura delle potenze.
OTTOBRE DICEMBRE
1° MODULO Corrente alternata trifase Sistema elettrico, impianto elettrico, normativa,
legislativo, carichi convenzionali, parametri elettrici delle linee e dei cavi
Prerequisiti:
- Saper analizzare circuiti in regime sinusoidale;
- Essere in grado di rappresentare le grandezze elettriche in gioco in forma cartesiana.
Obiettivi
Sapere:
- Conoscere le grandezze elettriche presenti in un sistema trifase;
- Conoscere le connessioni a triangolo e a stella;
- Conoscere le relazioni tra tensione e corrente e la potenza nei circuiti con carico equilibrato e con
carico squilibrato.
- Interpretare e applicare la normativa vigente.
- Saper classificare i componenti di un sistema elettrico.
- Saper individuare il tipo di utenza per poter calcolare la corrente.
- Saper individuare e calcolare i parametri elettrici relativi alla linea elettrica.
Saper fare:
- Valutare la differenza tra la connessione a stella e la connessione a triangolo;
- Analizzare e ricavare le grandezze elettriche in gioco nei sistemi trifase simmetrici con carico
equilibrato;
- Analizzare circuiti trifase simmetrici con carico squilibrato con e senza conduttore di neutro.
- Dimensionare una linea elettrica aerea.
- Dimensionare un cavo.
- Dimensionare un impianto elettrico in B.T.
UNITA' DIDATTICA 3: Le reti nei sistemi trifase
- Generatore trifase simmetrico e diverse modalità di collegamento (a stella e a triangolo);
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- l’analisi dei sistemi simmetrici equilibrati e squilibrati;
- Esame dei collegamenti generatore carico per i sistemi trifase simmetrici ed equilibrati;
- Potenze nei sistemi trifase simmetrici ed equilibrati;
- Potenze nei sistemi trifase simmetrici e squilibrati;
- Caduta di tensione e rendimento di una linea trifase;
- Rifasamento di carichi trifase.
UNITA' DIDATTICA 4: Misure elettriche inserzione dei wattmetri
- Inserzione ARON: Misura della potenza attiva e reattiva
- Formula e diagramma di Block
- Inserzione RIGHI: Misura della potenza reattiva e determinazione del fattore di potenza con la formula
di Block
- Inserzione BARBAGELATA: Misura della potenza reattiva e determinazione del fattore di potenza con
la formula di Block
UNITA' DIDATTICA 5: La componentistica degli impianti civili e industriali e i dispositivi di
sicurezza
- L’impianto elettrico
- Normativa e disposizioni.
- Sistemi di distribuzione.
- Cavi (vengono trattati in TDPEE)
- I componenti dell’impianto elettrico
- Intervento sui componenti attivi
- Rischio elettrico e sicurezza
UNITA' DIDATTICA 6: Progettazione e dimensionamento impianti in B.T.
- L’impianto elettrico negli edifici di uso civile
- Dimensionamento dei cavi elettrici
- Dimensionamento di un conduttore in base alla massima caduta di tensione ammissibile.
- Dimensionamento di un conduttore in base alla massima caduta di tensione unitaria.
- Dimensionamento di un conduttore in base alla massima perdita di potenza ammissibile.
- Dimensionamento di un conduttore con il metodo del bilancio termico.
- Determinazione della corrente di impegno e della portata.
- Scelta dei cavi per B.T. e determinazione della portata
- Dotazione minima dell’impianto elettrico
- Tipi di linee.
- Trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica.
- Rendimento di linea. Variazione di tensione in linea.
- Conduttori per linee aeree.
- Confronto tra conduttori diversi.
- Cenni sugli isolatori per linee aeree.
- Cenni sui sostegni per linee aeree.
- Conduttori a sbarre.
GENNAIO
2° MODULO Introduzione alle macchine elettriche
Prerequisiti:
- Conoscere le principali grandezze elettriche e le loro unità di misura;
- Conoscere le leggi fondamentali dell’elettromagnetismo;
- Saper distinguere le diverse forme di energia associate a fenomeni fisici reali.
Obiettivi
Sapere:
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-
Classificare le macchine elettriche in base alla presenza di parti in movimento e in base alla forma
d’onda delle correnti in gioco;
- Individuare la natura delle potenze di ingresso e di uscita nelle conversioni energetiche operate dalle
macchine elettriche;
- Conoscere i parametri elettrici e fisici che determinano l’entità delle potenze in gioco.
Saper fare:
- Stimare l’entità delle perdite di potenza e del rendimento di una macchina elettrica;
- Valutare l’incidenza delle perdite sul funzionamento di una macchina elettrica;
- Riconoscere, rispetto ai parametri di funzionamento nominale di una macchina elettrica, eventuali
anomalie di natura elettrica, meccanica e termica.
UNITA' DIDATTICA 7: Introduzione alle macchine elettriche
- Classificazioni delle macchine elettriche;
- Perdite e rendimento delle macchine elettriche;
- Perdite nei conduttori;
- Perdite nei circuiti magnetici;
- Perdite meccaniche;
- Riscaldamento e tipo di servizio;
- Dati di targa.
FEBBRAIO GIUGNO
3 ° MODULO Trasformatori
Prerequisiti:
- Conoscere le leggi fondamentali dell’elettromagnetismo;
- Saper analizzare e risolvere circuiti elettrici in corrente alternata monofase;
- Saper analizzare e risolvere circuiti elettrici in corrente alternata trifase;
- Saper utilizzare la rappresentazione vettoriale e gli strumenti matematici di uso generale;
- Saper effettuare un bilancio energetico in una rete elettrica contenente bipoli attivi e passivi.
Obiettivi
Sapere:
- Conoscere le modalità relative dei trasformatori;
- Conoscere le condizioni di funzionamento ideale di un trasformatore;
- Conoscere le condizioni di funzionamento reale di un trasformatore;
- Conoscere gli schemi elettrici equivalenti e il bilancio energetico del trasformatore monofase;
- Conoscere modalità realizzative e condizioni di funzionamento di trasformatori trifase e speciali;
- Conoscere gli schemi elettrici equivalenti e il bilancio energetico dei trasformatori trifase e di un
autotrasformatore;
- Conoscere le modalità di impiego di due o più trasformatori in parallelo.
Saper fare:
- Scegliere componenti e materiali adatti alla costruzione di un trasformatore;
- Condurre l’analisi di massima dei sistemi elettrici con trasformatori supposti ideali;
- Condurre l’analisi di massima dei sistemi elettrici con trasformatori reali;
- Calcolare rendimenti e cadute di tensione nel trasformatore monofase;
- Condurre l’analisi di sistemi elettrici trifase con trasformatori;
- Condurre l’analisi di massima dei sistemi elettrici monofasi e trifasi con trasformatori in parallelo;
- Calcolare rendimenti e cadute di tensione nel trasformatore trifase.
UNITA' DIDATTICA 8: Trasformatore monofase
- Aspetti costruttivi (nuclei magnetici forma e struttura, avvolgimenti);
- Il trasformatore ideale;
- Perdite nel trasformatore reale e funzionamento;
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- Funzionamento a vuoto del trasformatore reale;
- Funzionamento a carico del trasformatore reale;
- Circuito equivalente del trasformatore;
- Riporto delle impedenze al primario;
- Riporto delle impedenze al secondario;
- Bilancio energetico;
- Dati di targa del trasformatore reale monofase;
- La prova in cortocircuito;
- La prova a vuoto nel trasformatore;
- Variazione di tensione nel passaggio da vuoto a carico;
- Rendimento;
- Autotrasformatori;
- Trasformatori di misura e di isolamento;
UNITA' DIDATTICA 9: Trasformatori trifasi
- Il trasformatore trifase
- Tipi di collegamenti nel trasformatore trifase;
- Prove di funzionamento e dati di targa;
- Collegamenti per trasformatori trifase e gruppi angolari;
- Circuito equivalente del trasformatore trifase;
- Bilancio energetico e rendimento del trasformatore trifase;
- Variazione di tensione nel passaggio da vuota a carico;
- Dati di targa del trasformatore trifase;
- Collegamento in parallelo dei trasformatori.
UNITA' DIDATTICA 10: Misure elettriche prove relative al trasformatore trifase
- Misura della resistenza degli avvolgimenti;
- Prove a vuoto;
- Prova di corto circuito.
OTTOBRE -MAGGIO
4° M O D U L O : Le basi dell’elettro nica ana lo gica
Prerequisiti:
- Conoscere le proprietà elementari della materia e le grandezze elettroniche fondamentali;
- Saper analizzare le reti in cui siano presenti componenti non lineari;
- Saper utilizzare le rappresentazioni grafiche e gli strumenti matematici di uso generale.
Obiettivi
Sapere:
- conoscere la struttura generica di un sistema elettronico e della comunicazione tra parti analogiche e parti
digitali;
- conoscere l'insieme delle variabili binarie con gli operatori logici elementari;
- saper definire e rappresentare gli operatori logici elementari;
- comprendere la differenza tra mondo analogico e mondo digitale;
Saper fare:
- Riconoscere i componenti analogici;
- Usare i diodi raddrizzatori, zener e LED
- Usare il transistor bipolare
- Usare gli amplificatori
- Usare i filtri
UNITA' DIDATTICA 11: Diodi e loro applicazioni fondamentali
- Fisica del diodo
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- Il diodo raddrizzatore.
- I circuiti raddrizzatori.
- I diodi zener.
- I diodi LED
UNITA' DIDATTICA 12: I quadripoli e gli amplificatori
- Premessa.
- I generatori dipendenti.
- L’amplificatore e sue caratteristiche.
UNITA' DIDATTICA 13: Il transistor e gli amplificatori
- Il transistor a giunzione bipolare e le sue curve caratteristiche
- Utilizzo del transistor come interruttore
- Fisica del transistor
UNITA' DIDATTICA 14: Alimentatori
- Struttura degli alimentatori
- Alimentatori stabilizzati
PROVE DI LABORATORIO
Il seguente elenco è da ritenersi quale programma minimo e suscettibile di integrazione.
Primo quadrimestre:
- Misura di potenza in corrente continua
- Misura di potenza in c.a. monofase
- Esperienze relative all’utilizzo dei componenti elettronici analogici e digitali
Secondo quadrimestre:
- Misura di potenza trifase attiva e reattiva e determinazione del cosϕ mediante inserzione Aron
- Misura di potenza attiva e reattiva con metodo Righi;
- Misura di potenza attiva e reattiva con metodo Barbagelata;
- Misura della resistenza degli avvolgimenti trasformatore trifase;
- Prova a vuoto trasformatore trifase;
- Prova di corto circuito trasformatore trifase.
- Stesura del manuale di collaudo del trasformatore trifase.
- Esperienze relative all’utilizzo dei componenti elettronici analogici e digitali
METODI DI INSEGNAMENTO
Gli argomenti saranno proposti attraverso lezione frontale, presentazione di casi pratici esplicativi e risoluzione di
esercizi sia in classe in modo guidato che come compito per casa.
STRUMENTI DI LAVORO
LIBRI DI TESTO:
E. Ambrosini e F. Spadaro – Elettrotecnica ed Elettronica vol.2 e parte Elettrotecnica C.E. Tramontana
TESTI DI LETTURA, DI CONSULTAZIONE, DISPENSE, FOTOCOPIE:
Curve magnetizzazione e relative tabelle, norme UNI sull'approssimazione delle cifre, elenco delle
strumentazioni di laboratorio disponibili.
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SUSSIDI AUDIOVISIVI, INFORMATICI E/O LABORATORI (modalità e frequenza d'uso):
Uso di Internet per la ricerca di approfondimenti sui temi proposti, strumenti di presentazione a video, laboratorio
di misure elettriche.
Nel laboratorio il lavoro si svolgerà per gruppi e ciascun componente dovrà prenderne parte in modo attivo e
responsabile.
VERIFICA E VALUTAZIONE
Si baserà sulla conoscenza e la comprensione dei concetti teorici, sulla capacità di applicazione della teoria e
sulla partecipazione in classe ed in laboratorio.
Il quaderno individuale sul quale sono riportati gli esercizi svolti e le relazioni relative alle esercitazioni
svolte vengono considerate come strumento di valutazione continuo.
Si prevede di effettuare tre scritti e due interrogazioni orali al quadrimestre.
Per le valutazioni scritte ed orali si utilizzeranno i voti interi e mezzi compresi tra 1 e 10.
Alla fine del primo periodo e del secondo periodo verrà assegnato un voto unico.
Chiunque dovesse assentarsi ad una verifica programmata dovrà recuperarla nella lezione successiva.
voto
10
9
8
7
6
5
4
1-3
Griglia per le prove scritte,orali
(conoscenze)
(competenze)
Possesso e acquisizione di nell'elaborazione di
conoscenze/comprensione procedimenti teorici o
di regole,concetti,
risolutivi di problemi
teoremi,termini
In
modo
completo, In compiti complessi e in
approfondito e ampliato
modo autonomo ed
originale
In modo sicuro e con In modo autonomo
terminologia specifica e
corretta
in modo completo e con In situazioni complesse in
terminologia adeguata
modo corretto
In modo completo,ma non In compiti di media
approfondito
i e con difficoltà
terminologia corretta
In modo essenziale e con In modo sostanzialmente
terminologia
corretto
in
situazioni
sostanzialmente corretta
semplici
In
modo
carente e Solo se guidato e pur
superficiale
commettendo errori
In maniera disorganica e Non riesce ad applicare
lacunosa
alcuna conoscenza anche
se guidato
In modo frammentario e Non è in grado di poter
gravemente lacunoso
applicare conoscenze in
quanto non ne possiede
(capacità)
rielaborazione ed
integrazione di
conoscenze e competenze
In modo autonomo e
critico
In modo
completo
autonomo
e
In modo completo
In modo essenziale ma
preciso
In modo semplice
In
modo parziale
impreciso
In modo disorganico
e
Non sa operare semplici
analisi anche se guidato;
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