Classe 4E - AS 2013/14 - prof. Daniele TREVISANI TECNOLOGIE E

Classe 4E - A.S. 2013/14 - prof. Daniele TREVISANI
TECNOLOGIE E PROGETTAZIONE S.E.E.
Quesiti ed esercizi per il recupero del debito di fine anno scolastico
(Domande a risposta aperta: da 0 a 4 punti o da 0 a 6/8 punti quando indicato)
Hardware del PLC
1) Qual è un possibile schema a blocchi in grado di descrivere l’architettura di un PLC? Quale ne è il
principio di funzionamento? [8 punti].
2) Cos’è la CPU di un PLC e che funzioni svolge? Se ne disegni e si commenti un possibile schema a
blocchi.
3) Quali tipologie di “ingressi digitali” sono normalmente disponibili per i PLC? Quali sono i loro
schemi di principio? Con quale “logica” e “livelli” funzionano? [6 punti].
4) Quali tipologie di “uscite digitali” sono normalmente disponibili per i PLC? Quali sono i loro
schemi di principio? Come funzionano? [6 punti].
5) Quali precauzioni si devono tipicamente prendere nel collegamento delle uscite di un PLC? In cosa
consiste, ad esempio, il “problema dell’arco elettrico dei carichi induttivi”?
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Software del PLC
6) Quali sono i passi di cui è costituito l'algoritmo di programmazione di un sistema con PLC?
7) Elencare le più importanti aree di memoria indirizzabili in una logica programmabile (PLC) e la
loro funzione specifica.
8) Come si effettua l'indirizzamento delle variabili di un PLC? Cosa significa Q1.4 e SM2.5? (Utilizza
un disegno schematico).
9) Che cosa si intende per ciclo di scansione e quali sono le azioni di cui si compone?
10) Qual è la differenza di funzionamento tra una bobina di assegnazione e una di set/reset nel
linguaggio ladder diagram?
11) Cosa significa che ad una costante, all’interno del programma utente, è stato assegnato il valore
2#1101 ed ad un’altra il valore 16#2C?
12) Spiegare il funzionamento di un contatore CTU: come viene indicata tale istruzione nel linguaggio
ladder (segno grafico completo) e quali ingressi ed uscite prevede?
13) Spiegare il funzionamento del programma utente per PLC S7-200 rappresentato dagli schemi di
seguito riportati [8 punti].
14) In che linguaggio è scritto il programma
riportato a fianco? Tradurlo in linguaggio Ladder
[8 punti].
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Tensioni di contatto
15) Che cos'è l'isolamento funzionale? È l'isolamento:
[ ] tra le parti a diversa tensione necessario per il funzionamento di un apparecchio elettrico.
[ ] tra le parti a diversa tensione necessario per la protezione contro i contatti diretti.
[ ] delle parti normalmente in tensione per la protezione dalle tensioni di contatto.
[ ] che viene aggiunto a quello principale.
16) Che cos'è il conduttore di terra? Il conduttore che collega:
[ ] le masse estranee al collettore di terra.
[ ] i dispersori tra loro e al collettore di terra.
[ ] tra loro i dispersori.
[ ] le masse al collettore di terra.
17) Quanto deve valere la sezione minima convenzionale di un PE distribuito insieme ai conduttori di
una linea avente sezione di fase 50 mm2?
[ ] 6 mm2
[ ] 16 mm2
[ ] 25 mm2
[ ] 35 mm2
18) Che cos'è il conduttore PEN? Nel sistema:
[ ] TN-C è il conduttore avente funzione di protezione e neutro.
[ ] TT è il conduttore avente funzione di protezione e neutro.
[ ] TN-S è il conduttore avente funzione di protezione e neutro.
[ ] TN-C è il conduttore avente funzione di protezione e fase.
19) Spiegare la differenza tra isolamento rinforzato e doppio isolamento.
20) Definire che cosa si intende per parte attiva e riportare tre esempi di parti attive normalmente
riscontrabili negli impianti elettrici.
21) Facendo riferimento a un guasto dell'isolamento principale in un componente di classe I alimentato
col sistema TT, ricavare le espressioni della tensione di contatto e della tensione di contatto a vuoto,
spiegandone la differenza.
22) Quali grandezze indicano (in italiano ed inglese) i seguenti simboli: RB, REB, UTP, USTP?
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Impianto di terra
23) Disegnare lo schema di un impianto di terra e indicarne le parti costituenti.
24) Qual è la funzione del collettore di terra?
25) Sotto quali condizioni è possibile usare le tubazioni metalliche di un acquedotto come dispersori?
26) Illustrare il caso ideale del dispersore emisferico, scrivere l'espressione della resistenza di terra e
spiegare come varia il suo valore in funzione della resistività del terreno e del raggio del dispersore.
27) Facendo riferimento ad un guasto a massa dell'isolamento principale in un componente di classe I
alimentato col sistema TT - 230/400V-50Hz, con protezione dai contatti indiretti mediante interruzione
automatica dell’alimentazione e dispersore di terra emisferico, ricavare:
a) una rappresentazione schematica del circuito della corrente di guasto (a vuoto e con la persona)
[10 punti];
b) la resistenza di terra del dispersore emisferico di raggio r0=30 cm [5 punti];
c) le correnti di guasto a massa, di terra e nella persona a vuoto e nel caso che una persona venga
in contatto con tale massa [10 punti];
d) la tensione totale di terra, di contatto a vuoto e di contatto mano-piedi [10 punti].
Si assumano i seguenti dati di progetto: resistività del terreno 150 Ωm, resistenza di terra del neutro del
Distributore di energia elettrica 2 Ω, resistenza del corpo umano (mano-piedi) 1 kΩ, resistenza verso
terra della persona trascurabile.
28) Si deve dimensionare l’impianto di terra di un cantiere edile alimentato alla tensione nominale
230/400V-50Hz - sistema TT con una potenza convenzionale di 100 kW (cosφ=0,9). L’impianto sarà
realizzato mediante l’impiego di dispersori a picchetto interrati all’interno di pozzetti di profondità 40
cm, opportunamente distanziati fra loro.
Assumendo una densità di corrente di 4A/mm2 nel conduttore di fase principale (montante), una
resistività del terreno pari a 150 Ωm ed una corrente nominale Idn = 300mA per lo sganciatore
differenziale dell’interruttore generale del cantiere, determinare:
a) il numero di dispersori necessari (tipo “SATI Coppercoat” in acciaio ramato – diam. 15
mm, lunghezza 1,5 m prolungabile) e la resistenza di terra ottenuta [25 punti];
b) la sezione del conduttore PE della linea montante (dall’interruttore generale del “quadro
contatori” in prossimità della recinzione del cantiere fino al “quadro generale di
distribuzione”), la sezione del conduttore di terra in corda di rame nuda e la sezione del
conduttore equipotenziale principale in cavo di rame G/V [25 punti].
Si assumano i seguenti dati di progetto: resistività del terreno 300 Ωm, resistenza di terra del neutro del
Distributore di energia elettrica 2 Ω, resistenza del corpo umano (mano-piedi) 1 kΩ, resistenza verso
terra della persona trascurabile.
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Carico convenzionale
29) Che cosa sono il diagramma di carico e la curva integrale di un utilizzatore?
30) Spiegare che cosa si intende per corrente di impiego di un circuito e dire come si calcola nel caso
l’intensità della corrente vari nel tempo (esempio durante il giorno) secondo un grafico a gradini.
31) Definire il significato di fattore di contemporaneità e spiegare a cosa serve nella valutazione della
potenza convenzionale di un circuito elettrico.
32) Calcolare la corrente di impiego termicamente
equivalente assorbita da un motore elettrico che funziona
in modo ciclico con n = 4 fasi, secondo il diagramma di
carico di fig. 1, con durata di ciclo pari a 680s. Si assuma:
T = 720s; t1 = 80 s; t2 = 300 s; t3 = 250 s;
I1 = 18 A; I2 = 36 A; I3 = 11 A; I4 = 44 A.
[10 punti]
[punti 15]
33) Si deve progettare un quadro di distribuzione dell’energia elettrica in bassa tensione, a 4 fili,
tensione nominale 400V – 50Hz – trifase, per potere alimentare i seguenti gruppi di carichi all’interno
di un edificio ad uso produttivo (carpenteria meccanica):
a) n° 3 m.a.t. di potenza nominale 7,5 kW – 4 poli [punti 10];
b) n° 9 prese da 16 A – 230V monofasi (distribuite sulle tre fasi), n° 3 prese da 32 A trifasi –
400V, assumendo un fattore di utilizzazione e contemporaneità complessivo dell’intero
gruppo prese pari a 0,3 [punti 10];
c) la zona uffici, di superficie 320 m2, con utilizzatori monofase – 230V distribuiti sulle tre
fasi per equilibrare il carico [punti 10];
d) La potenza convenzionale complessiva dell’intero del quadro di distribuzione (linea
montante), nonché la sua corrente di impiego ed il relativo fattore convenzionale di potenza
[punti 15].
Si disegni lo schema unifilare del quadro, della linea di entrata e dei circuiti in uscita riportando su di
esso tutti i valori calcolati ( potenze attive e reattive, correnti di impiego, ecc.) [punti 10].
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Variazione di tensione e portate condutture in cavo
34) Come vengono classificate le linee elettriche in base alla loro funzione [4 punti]?
35) Quali “modelli circuitali” vengono utilizzati, ed in quali casi, per le linee elettriche? Illustrare gli
schemi relativi spiegando ed indicando tutte le grandezze o parametri in gioco [4 punti].
36) Ricavare l’espressione analitica ed illustrare tramite un adeguato diagramma vettoriale la “caduta
di tensione industriale” di una linea R-L [8 punti].
37) Cosa rappresentano i valori Uo/U di un cavo elettrico [4 punti]?
38) Quali temperature caratteristiche di un cavo elettrico sono importanti dal punto di vista
impiantistico per il corretto dimensionamento di una conduttura in cavo? Si faccia un esempio
concreto [4 punti].
39) Definire che cosa si intende per portata di una conduttura in cavo [4 punti].
40) Perché nella determinazione della portata di una conduttura elettrica si tiene conto della
temperatura ambiente? In che modo? [4 punti]
41) Una conduttura elettrica trifase a 3 fili (alla tensione nominale di 230/400V-50Hz) è realizzata con
cavi unipolari isolati in PVC (N1VV-K), posati a trifoglio in un unico tubo interrato alla profondità di
0,5 m in un terreno compatto con normale contenuto di umidità e temperatura di 25°C.
I conduttori sono in rame e hanno sezioni 185 mm2 (rl=0,097 Ω/km a 20°C; xl = 0,0908 Ω/km ).
La linea alimenta un carico equilibrato con potenza nominale 190 kW, fattore di utilizzazione
0,78, fattore di contemporaneità 0,75, rendimento 0,86 e fattore di potenza 0,84.
Il carico è posto ad una distanza di 45 m dal quadro di alimentazione. E’ ammessa una caduta
di tensione industriale massima del 3%.
Si tenga presente che nello stesso tubo sono posate altre due linee trifase (3 fili – cavi unipolari)
in bassa tensione (di sezione nominale 150 mm2 e 185 mm2) che alimentano due quadri di
distribuzione.
Verificare che la conduttura sia adatta per alimentare il carico assegnato ed in particolare:
-
calcolare la corrente di impiego [15 punti];
calcolare i parametri di linea [10 punti];
calcolare e verificare la caduta di tensione [20 punti];
calcolare e verificare la portata [30 punti];
calcolare la perdita di potenza percentuale e il rendimento della linea [10 punti];
stimare la temperatura di esercizio (servizio continuativo S1) del conduttore [5 punti];
rappresentare schematicamente il problema, con tutti i dati di interesse [10 punti].
Si facciano le ipotesi aggiuntive eventualmente necessarie.

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