Simulazione 2a prova dell'Esame di Stato

Classe 5aAE                                Compito di Impianti Elettrici

Da un quadro elettrico di distribuzione in B .T., alimentato alla tensione nominale di 400/230 V con frequenza 50 Hz, partono quattro linee trifasi in cavo collocate entro cunicoli.

- La prima linea, lunga 73 m, alimenta a 400 V due carichi:

a) il primo costituito da 20 motori asincroni trifasi che assorbono mediamente una potenza di 1,4 kW ciascuno con cosφ = 0,75. Il fattore di contemporaneità è 0,6;

b) il secondo costituito da 8 motori asincroni trifasi che assorbono mediamente una potenza di 8 kW ciascuno con cosφ = 0,70. Il fattore di contemporaneità è 0,7.

- La seconda linea è lunga 115 m ed alimenta, alla tensione di 230 V, un carico luce che assorbe una potenza di 30 kW con cosφ = 1. Il fattore di contemporaneità è 0,8.

- La terza linea è lunga 126 m ed alimenta, alla tensione di 400 V, un motore asincrono trifase di potenza nominale 50 kW, rendimento 0,90 e cosφ = 0,85 a pieno carico. Il motore anzidetto ha un ciclo lavorativo giornaliero di 10 ore consecutive, di cui 6 ore a pieno carico e 4 ore a metà carico. A metà carico il rendimento risulta pari a 0,83 e la corrente assorbita è 60,3 A.

- La quarta linea, lunga 25 m, è collegata ad una batteria trifase di condensatori, destinata al rifasamento dei carichi alimentati dalla prima e seconda linea. Assumendo in prima approssimazione la tensione ai morsetti dei carichi pari a quella nominale, il candidato determini, prima del rifasamento:

1. la sezione del cavo della prima linea, ammettendo una perdita di potenza lungo la medesima pari al 2 % della potenza totale assorbita e verifichi che il cavo commerciale adottato mantenga la caduta di tensione entro il 2 %;

2. la sezione commerciale del cavo della seconda linea ammettendo una caduta di tensione non superiore al 2%;

3. la sezione commerciale del cavo della terza linea ammettendo una caduta di tensione non superiore all’1,5% e assumendo per il calcolo preliminare della sezione la reattanza del cavo pari a 0,08 Ω/km;

4. le potenze reattive per il rifasamento a cosφ = 0,9 del motore da 50 kW nelle due condizioni di lavoro;

5. la capacita di ogni ramo della batteria di condensatori collegati a triangolo per il rifasamento a cosφ = 0,9 della prima e della seconda linea.

        Si assuma una resistività dei conduttori dei cavi di 0,02137 Ω mm2/m, che corrisponde ad una temperatura di funzionamento di 80°C ed inoltre si trascurino, agli effetti del rifasamento, le potenze attive e reattive assorbite dai cavi e le variazioni di tensione conseguenti al rifasamento medesimo.

Per garantire la continuità del servizio l’impianto è completato da un gruppo Diesel-elettrico che può alimentare le sbarre a 400 V in alternativa al trasformatore MT/BT.

Il candidato disegni lo schema elettrico multifilare dei circuiti principali dell’intero impianto e scelga gli interruttori a monte ed a valle della seconda linea sapendo che la corrente presunta di corto circuito nel punto di consegna dell'energia, immediatamente a monte del quadro B.T. di distribuzione, vale 10 kA.