Ing. elettrica

Università degli Studi di Roma "La Sapienza"
Esame di Stato per 1'Abilitazione alla Professione di Ingegnere v.o.
II sessione 20 l O
Ingegneria Elettrica
Prova scritta
Si richiede lo svolgimento di uno dei seguenti temi, a scelta del candidato:
TemanO l:
Dalla sbarra BT di una cabina di trasformazione MTIBT (QGBT) di un impianto industriale
vengono alimentati, tramite le linee in cavo LI, L2 ed L3 (posate su passerella metallica e aventi
percorsi separati), il motore asincrono trifase M, il circuito di illuminazione Q2 ed il quadro di
distribuzione Q3. Da Q3 si alimenta, tramite la linea in cavo L4 (anch'essa posata su passerella
metallica), il quadri Q4. Sempre da Q3, vengono alimentati tramite la linea L5 i carichi Cl, C2,
funzionanti contemporaneamente e con fattore di utilizzazione unitario.
Un=400 V per tutti i carichi
Linea LI: lunghezza 90 m; carico: motore asincrono trifase 4 poli, Pn=45 kW (stimare tutte le altre
grandezze necessarie al calcolo)
Linea L2 : lunghezza 125 m; carico Q3: Potenza totale apparati illuminanti =15 kW, cos$n=l;
Linea L3: lunghezza 60 m:
Linea L4: lunghezza 53 m; carico Q4: n? 15 prese trifase da 16 A e n? 8 prese trifase da 32 A.
Linea Ls: lunghezza 80 m (distanza Q3-Cl = 60 m, Cl-C2 = 20 m).
Carico Cl: Pn=lO kW, cos$n=0,95 rit;
Carico C2: Pn=15 kW, cos$n=0,8 rit;
Nel caso di eventuali dati mancanti, il candidato assuma valori "ragionevoli" giustificando le scelte
effettuate.
Si richiede al candidato di:
a)
b)
Dimensionare tutti suddetti cavi di alimentazione tenendo presente che:
tutti i carichi sono trifase e possono considerarsi equilibrati;
la caduta di tensione dal QGBT a ciascun carico/quadro di zona non deve superare 2.5%;
è richiesto l'impiego di cavi a bassissima emissione di fumi e gas tossici.
Determinare la capacità e la potenza reattiva a 400 V del banco di condensatori da collegare alla
sbarra BT del QGBT per innalzare il fattore di potenza ad un valore non inferiore a 0.9.
c) Scegliere la potenza di trasformazione MT/BT nella condizione di impianto rifasato.
d) Determinare tipo e caratteristiche delle protezioni contro le sovracorrenti (sovraccarichi e
cortocircuiti) installate in Pl , P2, P3, P4 e P5.
e) Assumendo la tensione nominale alla sbarra A, determinare la tensione al primario, la potenza
erogata ed il rendimento del/dei trasformatore/i.
QGBT
P1
L1
Motore asincrono trifase
L2
L4
Q3
C1
C2
Fig.l: Schema unifilare dell 'impianto BT
Due trasformatori trifase collegati in parallelo hanno i seguenti dati di targa:
Trasformatore A:
Potenza nominale
300 kVA
Tensioni nominali
16 kV/400 V
Frequenza
50 Hz
Collegamento avvolgimenti
Yd
Vcc%
8%
Pcc %
2%
Po%
1%
Trasformatore B:
Potenza nominale
400 kVA
Tensioni nominali
16 kV/380 V
Frequenza
50 Hz
Collegamento avvolgimenti
Yd
Vcc%
9%
Pcc %
2.5%
Po%
0.8%
L'impianto alimenta un carico da 500 kVA, coso = 0.8 rit. Calcolare:
1. La corrente di circolazione a vuoto;
2. La corrente e la tensione del carico;
3. Le correnti ai secondari dei due trasformatori;
4. La caduta di tensione da vuoto a carico in percentuale di ciascun trasformatore;
Alla stessa sbarra BT viene poi collegato un motore asincrono trifase a rotore avvolto che aziona
una pompa. Questa ha il compito di sollevare ad una altezza di h=30 m una portata di acqua pari a
5430 m 3/h. Il rendimento complessivo della pompa e delle tubazioni vale IIp=0.89.
La macchina asincrona, nelle sopracitate condizioni di carico funziona con uno scorrimento s=3%.
Le prove a vuoto e a rotore bloccato hanno dato i seguenti risultati:
Prova a vuoto
Prova a rotore bloccato
10=12. A
Pcc=1150 W
cos~0=O.15
Vcc=155 V
Della stessa macchina, inoltre, si conoscono le perdite per attrito e ventilazione Pp,mecc=300W,
nonchè il valore della resistenza e della reattanza di statore (rispettivamente Rs=O.092Q e
Xds=O.246Q). Determinare:
5. Il rendimento del motore asincrono e la corrente da esso assorbita
6. Il valore delle resistenze di avviamento, collegate a stella, da inserire in serie al rotore, in
modo tale da limitare la corrente di avviamento ad un valore 1avv=2*1n
Il candidato dimensioni inoltre l'albero del motore asincrono.
Nel caso di eventuali dati mancanti, il candidato assuma valori "ragionevoli" giustificando le scelte
effettuate.