Ing. elettrotecnica

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ESAME DI ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEG~~'
Sessione Novembre 2008 - Ingegneria Elettrotecnica
Tema n.1
In un impianto per il trattamento delle acque vi sono due pompe, di cui la prima
azionata a velocità variabile tramite un motore in corrente continua ad eccitazione
indipendente e la seconda a velocità costante mossa da un motore asincrono
alimentato direttamente da rete.
Del motore in corrente continua sono noti i seguenti dati:
40kW
Potenza nominale
1000 rpm
Velocità nominale
F.e.ll1. a vuoto (a 1000 giri/min)
370V
Resistenza di indotto
0.27 O
Perdite meccaniche
810W
Corrente di eccitazione nominale
Il A
Il motore è alimentato da un raddrizzatore controllato trifase a ponte costituito da
tiristori. Il raddrizzatore controllato ha rendimento 11r=0.98 e viene alimentato da una
sbarra alla tensione nominale Vn=380V.
Alla stessa sbarra è collegato il motore asincrono trifase a quattro poli che aziona la
seconda pompa. Questa ha il compito di sollevare ad una altezza di h=30m una
quantità di acqua pari a 1300m3/h. Il rendimento complessivo della pompa e delle
tubazioni vale 11p=0.685.
La macchina asincrona, nelle sopracitate condizioni di carico funziona con uno
scorrimento s=1.33%. Le prove a vuoto e a rotore bloccato hanno dato i seguenti
risultati:
In=278 A
Vn=380V
io=30%
rcc=3.99%
cos~o=0.15
vcc=13.3%
Della stessa macchina, inoltre, si conoscono le perdite per attrito e ventilazione
Pp,mecc= 1500W, nonchè il valore della resistenza e della reattanza di statore
(rispettivamente Rs=20mO e Xds=46mO).
Tutti gli altri carichi, infine, che sono collegati alla stessa sbarra impegnano una
potenza P3=25kW con fattore di potenza cos~3=0.85.
Due trasformatori in parallelo forniscono potenza ai carichi sopra descritti:
Trasf. A
Trasf. B
Rapporto di trasformazione a vuoto
10kV!400V
10kV!400V
K
Potenza nominale
350kVA
250kVA
An
Corrente a vuoto in %
7
9
io%
Perdite a vuoto in %
0.5
0.6
PO%
Tensione di c.to c.to in %
v cc%
4.2
4.0
1.0 (a 25°C) 1.2 (a 75°C)
Perdite di c.to c.to in %
Pcc%
Il candidato determini:
a) La tensione a cui deve essere alimentato il motore in corrente continua quando la
pompa assorbe lO kW a 600 rpm.
b) La potenza utile all'albero ed il rendimento nelle suddette condizioni di carico.
c) La tensione di alimentazione e la corrente di eccitazione quando la pompa lavora
a 40 kW, 1200 rpm .
d) Gli angoli di innesco dei tiristori relativi alle tensioni calcolate ai punti a) e c).
e) La corrente assorbita dal convertitore nell'ipotesi di considerare trascurabili le
armoniche superiori di corrente e gli effetti della commutazione (cosò-cosu).
f) Il rendimento del motore asincrono e la corrente da esso assorbita.
g) Il valore della corrente e della coppia di avviamento.
Considerando le condizioni di carico descritte in c), nel caso in cui sia collegato il
solo trasformatore A:
h) la tensione cui deve essere alimentato il primario per mantenere al secondario la
tensione nominale Vn=380V.
i) Il rendimento del trasformatore A, considerando anche le perdite addizionali e
sapendo che Rr= 1.15.0 e Rn= 1.6m.o.
Quando i due trasformatori sono in parallelo:
j) La corrente di circolazione e la ripartizione di carico tra i due trasformatori.
k) Il valore del banco di capacità collegate a triangolo da collegare ai morsetti di
alimentazione dei due trasformatori affinché si ottenga un fattore di potenza 0.98.
Il candidato dimensioni inoltre l'albero del motore asincrono.
Università degli studi di Roma "La Sapienza"
Ingegneria Elettrotecnica - Vecchio Ordinamento
Esame di abilitazione all'esercizio della professione di Ingegnere
Novembre 2008 - Tema N.2
Si consideri l'ufficio open space di dimensioni 20x20m ed altezza 3m ubicato al piano terra di un edificio
che ha pianta rettangolare di dimensioni 20x80m.
XI
CABINA
ELEITRICA
r:s:J
QE
PIANO TERRA EDIFICIO
USO UFFICI
(80x20 m)
UFFICIO OPEN SPACE
(20x20 m)
l)
Il candidato sviluppi il progetto dell 'illuminazione normale e di emergenza del locale, indicando il numero di
apparecchi da installare ed una loro fattibile disposizione nel locale. Per l'illuminazione normale, si consideri
quale livello di illuminamento medio da garantire un valore pari a 500 lux.
A titolo indicativo ed in assenza di altre informazioni, il cand idato potrà fare riferimento ad apparecchi
illuminanti con coefficiente di utilizzazione pari a 0,4, coefficiente di manutenzione pari a 0,8 ed
equipaggiati con una o più lampade fluorescenti tubolari da 58, 36 o 18W con flusso luminoso per lampada
rispettivamente di 5200 , 3350 e 1350 lumen.
2)
Il candidato progetti l'impianto elettrico per l'alimentazione del sistema di illuminazione normale e di
emergenza dell'ufficio così come sviluppato al punto 1.
Il sistema di illuminazione sarà alimentato tramite un quadro elettrico (QE), ubicabile nella posizione
indicata in figura. L'edificio è dotato di una cabina elettrica di trasformazione di proprietà che prevede due
trasformatori a secco 20/0 ,4kV da 630 kVA eserciti in parallelo (tensione di corto circuito Ukl%=6%, perdite
nel rame pari ali' l %) ed un gruppo elettrogeno da 500kVA. Il quadro generale di bassa tensione (QGBT)
della cabina è suddiviso in due sezioni: una normale con funzionamento esclusivamente da rete ed una
preferenziale con funzionamento da rete e da gruppo elettrogeno in emergenza.
Il candidato pertanto:
- dimensioni il circuito di alimentazione del quadro QE in partenza dal QGBT;
- sviluppi su uno schema planimetrico la configurazione dell 'impianto elettrico a valle del QE,
individuando il numero di circuiti e di linee di alimentazione delle lampade, tenendo conto delle esigenze
di comando, di parzializzazione, di equilibratura del carico sulle fasi e di continuità del servizio, ed
eventualmente adottando sistemi BUS di controllo e comando dell'illuminazione;
- tracci uno schema unifilare dell'impianto progettato indicando i valori calcolati, i parametri e le
caratteristiche dei componenti scelti (cavi e dispositivi di protezione);
- rediga una breve relazione che riporti le normative specifiche assunte di riferimento per il progetto, i
criteri di progettazione (caduta di tensione massima assunta, verifica della portata e della energia specifica
passante) ed aspetti relativi alla sicurezza (protezione dai contatti diretti ed indiretti).
Per la portata dei cavi si può assumere il valore calcolabile con la formula CENELCOM Iz = Iz (l mm'') * S 0.625 in cui
si assume Iz (l mrrr') = 17,5 A per cavi isolati in EPR e 15 A per cavi isolati in Pv'C.
Per le sezioni commerciali dei cavi si rammentano i valori di serie in mrrr' :
1,5 2,5 4 6 lO 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240
La reattanza può essere trascurata o per essa si può assumere il valore di O,l nlkm per la prima decade di valori di
sezione commerciale ( l-IO mnr'), 0,08 Q/km per la seconda decade, 0,075 n/km per la terza decade.
Per la conducibilitàdel rame si considerino i valori 54,2 m/(n mrrr') a 20 °C, 45,3 m/(n rnrrr') a 70 °C, 42,2 m/(n mrrr')
a 90 °C.