Maturità 2011 Tema Impianti Elettrici ITI
Il testo si trova in rete: Corso Sperimentale Progetto "Sirio":
Un complesso industriale deve essere ampliato con la costruzione di un nuovo capannone
dove si svolgeranno lavorazioni meccaniche. Il
capannone
ha una superficie di 250 m quadrati ed e`costituito da un ufficio, un reparto di lavorazione e i
servizi igienici.
nel reparto di lavorazione sono presenti 27 macchine , disposte su 3 identiche file parallele da
9 macchine, tutte azionate da un motore asincrono trifase le cui potenze nominali sono
rispettivamente 3 macchine di 4KW, 3 macchine di 2,2 KW e 3 macchine di 1,5KW.
sapendo che un trasformatore di potenza nominale 400KVA, a servzio dell`intero complesso
industriale, e` idoneo per alimentare anche l`impianto elettrico del nuovo capannone e che la
distanza tra il quadro elettrico BT di cabina QE1 e il quadro elettrico generale del
capannone
QE2 e` di 30m.
il candidato, fatte le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie per meglio definire l`utenza,
calcoli la potenza convenzionale del nuovo impianto e determini:
1- le caratteristiche dell`impianto di rifasamento
2- le caratteristiche della conduttura di collegamento tra il quadro elettrico BT di cabina QE1, e
il quadro generale del nuovo capannone QE2
3- le caratteristiche dell`interruttore automatico installato nel quadro elettrico BT di cabina QE1
a monte della precedente conduttura.
4- le caratteristiche dei sistemi da adottare per la protezione contro i contatti diretti e indiretti.
inoltre il candidato disegni lo schema del quadro generale del nuovo capannone QE2 e indichi
i criteri da seguire per la scelta delle apparecchiature installate.
infine illustri con opportuna relazione i criteri di scelta delle apparecchiature di manovra e
protezione e delle condutture elettriche previste tra il punto di prelievo e i morsetti MT del
trasformatore.
SOLUZIONE:
Si deve calcolare la potenza del nuovo capannone, il vecchio sta già là e non ti interessa. per
calcolare la potenza devi sommare le varie potenze come indicato (badate bene al trabocchetto
per far sbagliare delle macchine in fila etc.., molto puerile e non rispondente alla pratica
impiantistica dove non si fanno giochetti aritmetici inutili):
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Ptot=3x(4x3 + 3x2,2 + 3x1,5) = 69,3 kW la corrente deve tenere conto di un cosf=0,85 (anche
qui la solita favola: si devono prendere i cos fi di tutti i motori dalle tabelle e poi fare il cos fi
medio dal Q e P, tanto è sempre circa 0,85) quindi Ib=69300/(1,732x0,85x400)=117,9 A in
trifase (supponendo la tensione nominale a 400V/230V). Prendi la tabella dei cavi un FG7R da
50 mmq dovrebbe andar bene ed effettua la verifica sulla caduta di tensione che non dovrà
superare 1-1,5% (poichè devi considerare un 4% complessivo) in trifase c.d.t.=1,732x(R x Ib x
cosf + X x Ib x senf) = 2,92 V corrsispondenti allo 0,73%, R e X scritti minuscoli sono la
resistenza e la reattanza del cavo a chilometro per la sua lunghezza (occhio alla conversione
chilometri/metri). Il cavo deve essere da 50 mm 2 , per la portata direttamente interrato in tubo a
20°C Iz=150 A, neutro e PE possono andar bene da 25 mm
2
(ricordiamoci di questa scelta quando si dovrà verificare l’impedenza dell’anello di guasto).
L'interruttore deve ubbidire alla regola Ib<In<Iz carico<interruttore<cavo 117,9<125<150, quindi
un semiscatolato. Devi verificare anche l'energia specifica passante con la formula (scritta solo
per figura) i
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t<K
2
S
2
da verificare mediante l'energia specifica lasciata passare dall'interruttore che si trova sulle
tabelle e K=135 per un cavo in FG7 con isolamento in EPR, S=50 mm
2
. Protezione contro i contatti indiretti: essendo un sistema TN-S (5 conduttori 3F+N+PE) non è
necessario inserire differenziali però si deve garantire che un guasto a terra venga individuato
dall'interruttore come un corto circuito, cioè si deve verificare l'impedenza dell'anello di guasto
fra fase e PE Zg<Uo/Ictocto quindi l'impedenza del cavo R+X (si ricava dalle tabelle dei cavi sul
manuale) deve essere inferiore a Zg<230/1250=0,184 [ohm], ove 230 V è la tensione fase-PE e
Incc=125x10=1250A la corrente di sicuro intervento per cto cto di un interruttore da 125A
semiscatolato (interviene sicuramente per 10xIn).
Per il rifasamento sul manuale c'è la formula semplice che ti permette di ricavarlo dalla potenza
reattiva:
Qc =P x (tg f – tg f’)= 69300 x (0,484-0,62)=9425 VAR ove f=25,84 è l’angolo del carico e
f’=31,79 che è l’angolo a cui si vuole rifasare. Si sceglie una batteria di condensatori da 10
kVAR con regolatore automatico a 5 gradini, ovviamente in bassa tensione.
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L’ultima domanda è quella più complessa perché presuppone la scelta di tutta la cabina MT:
leggetevi l’articolo sulle cabine MT/bt nel sito stesso. (progettazione cabine)
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