Prof, manca un dato!

Quante volte l'abbiamo sentita questa?

Però qui (prova del 2005) il dato manca davvero e bisogna inventarselo, altrimenti non si parte proprio (beh, diciamo che qualcosa si riesce a fare anche senza ipotesi aggiuntive, cosa?)

Abbastanza presto, dopo il panico iniziale, si capisce che manca il cos φ  del motore.

Ma cosa metto? Me lo invento?  Zerosei, zerosette, zerootto, zeronove,  uno? No, uno  meglio di no, il prof ha sempre detto che un motore è assimilabile a un carico ohmico-induttivo. E allora?

E allora può essere utile dare un'occhiata ai data sheet dei produttori, tanto per farsi un'idea.

Prendiamo ad esempio le caratteristiche dei  Motori asincroni a 4 poli prodotti dalla  ISGEV Motori Elettrici

di Arzignano (VI):

Da questa tabella ricaviamo informazioni molto interessanti e utili.

A parte il fatto che le tensioni nominali sono state portate a 400 V ( ma al MIUR forse ancora non lo sanno), vediamo che una corrente di 22 A è tipica di una macchina da 11 kW, rendimento 87% (un po' meno del nostro, ma varia da costruttore a costruttore), un cosfi ( F.d.p) di 0,85.

Detto per inciso, le potenze sono normalizzate. Guardate la seconda colonna. ...3; 4; 5,5; 7,5; 9,2; 11; 15; 18,5;.... kW. I motori sono progettati per potenze nominali standardizzate. 

Il  nostro motore dovrebbe dare una coppia nominale di circa 72,5 Nm (l'unità di misura nella tabella  è da Nm, cioè deca newton per metro: 7,25 daNm= 72,5 Nm)  e questo dato potrà tornarci utile in seguito.

Per concludere questo post, formuliamo la prima ed essenziale ipotesi aggiuntiva:

fattore di potenza del motore
cos φ = 0,85

Se pensavate a 0,82 o 0,83  poteva andare ugualmente bene: vi è sempre un certo intervallo di valori accettabili, a seconda del costruttore.

Elettrotecnica, esame del 2005: la struttura del tema

Il tema proposto all'esame del 2005 (vedi post precedente) è diviso in due parti.
La prima è costituita da un tipico problema sul motore asincrono.
La seconda, più insidiosa, chiede al candidato di studiare il comportamento del sistema motore-dinamo in relazione alla variazione di un parametro (la corrente erogata dalla dinamo).

I temi d'esame sono quasi sempre strutturati in questo modo, presentando:

1. una parte che si potrebbe definire "chiusa", nel senso che si hanno dati da cui calcolare, senza grandi difficoltà (se si conosce la teoria delle macchine elettriche), le grandezze richieste; 
2. una parte, diciamo,  "aperta", che lo studente deve affrontare formulando ipotesi, valutandone le conseguenze e traendo conclusioni da giustificare con il sostegno di calcoli significativi e coerenti.

Naturalmente lo scopo di questa articolazione dei temi è quello di sondare non solo le conoscenze, ma anche le competenze acquisite (si potrebbe dire: quel che si sa produrre con ciò che si sa).

Va considerato anche il fatto che non sempre le due sezioni del problema sono così nettamente distinte come appare in questo tema del 2005.

La prima parte, relativa al motore asincrono è "chiusa", ma anche qui vi è una piccola insidia, quel "fatte eventuali ipotesi aggiuntive", che in genere  non poca ansia provoca nel candidato.

Quali mai saranno queste ipotesi aggiuntive, attraverso le quali il candidato deve dimostrare di possedere una visione sufficientemente completa e realistica dell'argomento?

2005: Dinamo e motore asincrono

Questo è il tema del 2005:

Una macchina in corrente continua, funzionante da dinamo con eccitazione indipendente, viene mantenuta in rotazione da un motore asincrono trifase a 4 poli e con gli avvolgimenti statorici collegati a stella.

Sul motore, avente le seguenti caratteristiche:

tensione nominale = 380 V corrente nominale = 22 A rapporto di trasformazione = 1,3

sono state eseguite 2 prove a vuoto, con tensioni di alimentazione diverse, che hanno dato i seguenti risultati:

                 V1 = 380 V        potenza assorbita = 590 W             cosϕ0= 0,21

                 V'1 = 340 V       potenza assorbita = 525 W             corrente assorbita = 3,88 A

mentre la resistenza misurata tra 2 morsetti statorici vale 0,28 Ω.

Il candidato, fatte eventuali ipotesi aggiuntive, calcoli separatamente le perdite nel ferro e quelle meccaniche. 
Considerando che il motore lavora a pieno carico con un rendimento dell'89% determini:

•  la corrente nelle fasi del rotore,
•  la velocità di rotazione e la resistenza delle fasi del rotore,
•  la potenza meccanica trasmessa,
•  la coppia meccanica e quella di attrito,
•  la tensione, la corrente erogata dalla dinamo e la potenza fornita al carico 

considerando che la dinamo stessa presenta la seguente caratteristica esterna teorica (trascurando la reazione d'indotto):

Il candidato 

• illustri infine le conseguenze di una diminuzione del 20% della corrente erogata dalla dinamo.

Nel testo sono messi in evidenza in giallo i punti importanti su cui focalizzare l'attenzione. In grassetto le richieste. In rosso e grassetto quelle parti che richiedono al candidato di fare ipotesi (sensate!) o di riflettere sulle conseguenze di variazioni dei parametri

Elettrotecnica, seconda prova agli Esami di Stato

Ci siamo quasi.
Anche quest'anno gli studenti di quinta degli indirizzi Elettrotecnica ed Automazione affronteranno all'esame di stato un tema di elettrotecnica.
Può essere utile dare un'occhiata ai temi d'esame più recenti (senza spaventarsi troppo):

Esame di stato 2005 Elettrotecnica: testo seconda prova

Esame di stato 2008 Elettrotecnica: testo seconda prova

Esame di stato 2010 Elettrotecnica: testo seconda prova

Capire bene il testo e le richieste è fondamentale. Cominciamo ad esercitarci allora.