La terza prova scritta ha come obiettivo specifico quello 
  di verificare la preparazione di ciascun candidato in relazione agli obiettivi 
  generali e specifici dei vari indirizzi di studio.
  
  Deve avere carattere pluridisciplinare ma le materie coinvolte, tutte dell’ultimo 
  anno di corso, non devono essere tra loro strettamente collegate.
  
  La prova deve essere predisposta dalla commissione con modalità predefinite 
  e in modo tale da poter fissare dei criteri di valutazione il più possibile 
  oggettivi.
  
  La legge definisce anche delle modalità prescrittive per la formulazione 
  della prova; le tipologie possono essere le seguenti:
  
  • trattazione sintetica di argomenti;
  
  • quesiti a risposta singola;
  
  • quesiti a risposta multipla;
  
  • problemi a soluzione rapida;
  
  • casi pratici e professionali;
  
  • sviluppo di progetti.
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  Esempi di terze prove
  Trattazione sintetica 
  di argomenti
  
  1. Qual è la differenza fra trasmissione e distribuzione 
  dell’energia elettrica?
  
  2. Illustrare il concetto di baricentro elettrico.
  
  3. Per quale motivo l’ENEL obbliga al rifasamento attraverso la penalizzazione 
  di un basso fattore di potenza?
  
  4. Qual è la differenza tra rifasamento singolo o distribuito e rifasamento 
  per gruppi?
  
  5. Indicare i principali elementi del linguaggio a contatti di un PLC specificandone 
  la relativa funzione.
  
  6. Illustrare la funzione svolta dai chopper nell’ambito della conversione 
  statica dell’energia.
  
  7. Qual è la differenza dal punto di vista funzionale tra SCR e TRIAC?
  
  8. Indicare la funzione svolta da un convertitore dc/dc specificando in particolare 
  la funzione dei principali circuiti applicativi.
  
  9. Spiegare la differenza tra logica cablata e logica programmata facendo specifico 
  riferimento ai vantaggi che derivano dall’uso del PLC.
  
  10. Per quale motivo nella progettazione di un impianto elettrico vengono introdotti 
  i coefficienti di contemporaneità e di utilizzazione?
  
  11. Quali differenze sussistono dal punto di vista costruttivo tra motori asincroni 
  con rotore a doppia gabbia e con rotore avvolto?
  
  12. Discutere sulle modalità di protezione dei motori asincroni trifase 
  contro il sovraccarico e il cortocircuito.
  
  13. Indicare le condizioni da rispettare per il collegamento in parallelo di 
  due trasformatori trifase.
  
  14. Perché una lampada ad alogeni dura molto di più, a parità 
  di impiego, di una lampada a filamento?
  
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Quesiti 
  a risposta singola
  
  1. Quale formula viene utilizzata per determinare il valore 
  della capacità di un condensatore di rifasamento nel caso di collegamento 
  trifase a stella?
  
  2. Quale formula viene utilizzata per determinare il valore della capacità 
  di un condensatore di rifasamento nel caso di collegamento trifase a triangolo?
  
  3. Quale formula viene utilizzata per calcolare la velocità di sincronismo 
  di un motore asincrono trifase?
  
  4. Quale parametro viene utilizzato per valutare la differenza tra velocità 
  di sincronismo e velocità di lavoro di un motore asincrono trifase?
  
  5. Rappresentare graficamente il circuito equivalente di una fase di un motore 
  asincrono trifase.
  
  6. Quale formula viene utilizzata per calcolare la coppia di avviamento di un 
  motore asincrono trifase?
  
  7. Dire se la regolazione di velocità di un motore asincrono trifase 
  tramite resistenze rotoriche è utilizzabile nel caso di rotore a doppia 
  gabbia.
  
  8. Quale formula viene utilizzata per il calcolo del flusso luminoso totale 
  in un impianto di illuminazione per interni, se si suppone di utilizzare il 
  metodo del flusso totale?
  
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Quesiti 
  a risposta multipla
  
  1. Che cosa si intende con il termine attuatore?
   Un amplificatore di piccoli segnali di corrente
   Un amplificatore di piccoli segnali di tensione
   Un amplificatore di potenza
   Un dispositivo che permette la trasformazione del segnale di potenza nella 
  grandezza da controllare
  
  2. Individuare quale dei seguenti dispositivi è un attuatore:
   Una dinamo tachimetrica
   Un motore in corrente continua
   Un amplificatore operazionale
   Un amplificatore di potenza
  
  3. Che cosa si intende per funzionamento a vuoto di un motore in corrente continua?
   Un motore idoneo a funzionare in ambiente con pericolo di esplosione
   Un motore sul cui asse di rotazione la coppia resistente è nulla
   Un motore in cui il circuito magnetico è stato realizzato sotto vuoto
  
  4. Che cos’è il motore brushless?
   Un motore di corrente continua a controllo d’armatura
   Un motore a corrente continua a eccitazione separata
   Un motore in corrente continua costituito da un rotore a magneti permanenti 
  e uno statore su cui viene realizzato un avvolgimento polifase aperto
  
  5. Che cos’è un motore passo-passo?
   Un motore in corrente continua adatto alla trazione ferroviaria
   Un motore in corrente continua a eccitazione separata
   Un motore in corrente continua costituito da un rotore a magneti permanenti
   Un attuatore in grado di trasformare una tensione a impulsi in energia meccanica
  
  6. Dato un motore passo-passo in cui il numero di passi per giro è Np, 
  dire quanto vale il passo angolare:
   360/Np
   360 · Np
   Np/360
  
  7. Che cosa si intende per controllo in anello aperto?
   Un controllo con assenza della retroazione
   Un controllo in cui la grandezza di uscita viene mantenuta costante anche 
  se varia la grandezza di ingresso
   Un sistema in cui la grandezza di uscita è costante anche in presenza 
  di disturbi all’interno del sistema
  
  8. Che cosa si intende per controllo in anello chiuso?
   Controllo che dà in uscita una grandezza anche se in ingresso non è 
  presente un segnale
   Controllo in cui è presente una linea di andata ed una linea di reazione 
  che porta in ingresso l’informazione dello stato dell’uscita
   Controllo in cui la grandezza da controllare può essere fatta mediante 
  la variazione della resistenza di un potenziometro
  
  9. Nel sistema di regolazione della velocità di un motore in C.C. in 
  anello chiuso quale funzione assume la dinamo tachimetrica?
   Contribuisce a fornire potenza al motore
   Fornisce il segnale di reazione
   Fornisce l’alimentazione dei poli magnetici
  
  10. Nel circuito di controllo reazionato di un motore in C.C. che utilizza come 
  segnale di reazione la tensione di uscita della dinamo tachimetrica, il nodo 
  di confronto mette in relazione:
   La tensione di armatura con la tensione generata dalla dinamo tachimetrica
   La corrente assorbita dal motore con la tensione di alimentazione dell’armatura
   La tensione generata dalla dinamo tachimetrica con una tensione di riferimento
  
  11. Indicare quali delle seguenti grandezze caratteristiche vengono coinvolte 
  nel progetto di un impianto di illuminazione:
   Il livello di illuminamento del locale
   Il livello di scorrimento del locale
   L’indice del locale
   Il fattore di potenza
  
  12. Quale valore tipico di illuminamento viene consigliato per le aule di uso 
  normale in un edificio scolastico?
   250 ÷ 500 lx
   2500 ÷ 5000 lx
   25 ÷ 50 lx
  
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Problemi a soluzione 
  rapida
  
  1. Calcolare la potenza reattiva capacitiva necessaria 
  per rifasare a 0,9 un impianto che assorbe una potenza attiva pari a 40 kW con 
  fattore di potenza 0,75.
  
  2. Determinare lo scorrimento nominale di un motore a 4 poli alimentato da tensioni 
  trifasi con frequenza 50 Hz e velocità di targa 1440 giri/min.
  
  3. Un locale con illuminazione diffusa presenta le seguenti dimensioni: misure 
  in pianta 10×10 m, altezza 5 m; calcolare l’indice del locale.
  
  4. Un motore in corrente continua a eccitazione indipendente presenta i seguenti 
  dati di targa:
  V = 150 V
  Ri = 0,5 ohm
  Ii = 12 A; calcolare la forza elettromotrice E.
  
  5. Una cabina di trasformazione alimenta cinque utenze; tenendo conto che la 
  potenza assorbita da ciascuna utenza è di 50 kW e di un cosfi medio pari 
  a 0,92, determinare il valore della potenza da installare.
  
  6. Calcolare la corrente di cortocircuito a valle di un trasformatore sapendo 
  che la tensione secondaria a vuoto V20 vale 400 V e che 
  l’impedenza complessiva Zt del circuito equivalente 
  è di 400 mW.
  
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 Casi 
  pratici e professionali
  
  1. Per la realizzazione dell’impianto di terra comune 
  di uno stabile si ha a disposizione una striscia di terreno attorno al fabbricato 
  larga 5 m; le dimensioni in pianta dello stabile sono di 20×20 m. Sapendo 
  che il terreno è costituito da rocce calcaree secche, individuare il 
  tipo e il numero di dispersori necessari per ottenere una resistenza di terra 
  di valore inferiore a 20 ohm indicandone anche la disposizione.
  
  2. Si consideri una linea trifase a 380 V che alimenta un carico puramente resistivo 
  di potenza pari a 100 kW. Dopo aver scelto la portata del cavo idonea per questa 
  applicazione (si supponga trascurabile la caduta di tensione lungo la linea), 
  si individuino le caratteristiche dell’interruttore magnetotermico necessario 
  per la protezione contro il sovraccarico e il cortocircuito tenendo conto della 
  normativa vigente. Si consideri inoltre pari a 50 mohm il valore della reattanza 
  equivalente della rete a monte del punto di partenza della linea.
  
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Sviluppo 
  di progetti
  
  1. Si consideri 
  un comando per gru a tre movimenti:
  • avanti e indietro della gru;
  • trasversale a destra o a sinistra della gru;
  • in salita o in discesa del paranco.
  Il comando dei movimenti della gru deve essere effettuato da terra mediante 
  una pulsantiera sospesa comandata dall’operatore; si ipotizza l’utilizzo 
  di motori asincroni trifase a gabbia o con rotore avvolto ad anelli; il motore 
  del paranco deve essere inoltre dotato di freno elettromagnetico.
  Tenendo sempre in considerazione la normativa vigente relativa a questi tipi 
  d’impianto, si realizzino:
  • il circuito di comando;
  • il circuito di potenza.
  Sviluppare di seguito il progetto facendo uso di un controllore a logica programmabile.
  
  2. Sviluppare il progetto per il comando automatico di una 
  confezionatrice.
  
  L’impianto è costituito da:
  • un nastro trasportatore (A) azionato da un motore asincrono trifase 
  (M1) sul quale un operatore provvede a posizionare le scatole vuote;
  • un nastro trasportatore (B) azionato da un motore asincrono trifase 
  (M2) con avviamento stella-triangolo, che provvede all’immagazzinamento 
  delle scatole piene;
  • un nastro trasportatore (C) azionato da un motore asincrono trifase 
  (M3) che provvede a trasportare i pezzi da confezionare;
  • un finecorsa che, azionato dalla scatola vuota, ferma il motore M1 e 
  fa avviare il motore M3 che porta i pezzi da confezionare;
  • un contaimpulsi che, contati i pezzi, ferma il motore M3 e attiva un 
  temporizzatore il quale, dopo 5 secondi, aziona un pistone elettropneumatico 
  che spinge la scatola piena sul nastro trasportatore (B).
  
  Lo sviluppo del progetto deve prevedere almeno:
  • lo schema del circuito di potenza;
  • lo schema funzionale del circuito di comando.
  Sviluppare di seguito il progetto facendo uso di un controllore a logica programmabile. 
  
Quesiti di IMPIANTI 
  ELETTRICI – TDP
  proposti dall'ing. OPERTI GIUSEPPE
3. Capannone industriale 50x50x12 m 
  situato in zona pianeggiante (4 fulmini/anno km2) isolato da altre costruzioni 
  (coefficiente ambientale 1).Struttura di tipo B con rischio di incendio ordinario 
  a cui corrisponde una frequenza di fulminazione tollerabile 5x10-2 fulmini/anno.
  Servizi entranti : cavo interrato (3F+N) senza schermo proveniente da cabina 
  utente MT/BT; tubazione metallica interrata di gas metano. Corrente max di fulmine 
  ipotizzabile 200 kA, induttanza dei collegamenti tra SPD e nodo di terra 1microH/m, 
  tenuta ad impulso delle apparecchiature situate nel quadro generale dove sono 
  installati gli SPD 4kV.
  Si chiede di valutare la necessità o meno di LPS esterno utilizzando 
  la procedura semplificata CEI 81-1 appendice G (indicare le condizioni di applicabilità) 
  e di valutare le caratteristiche degli SPD in termini di corrente di scarica, 
  classe di impiego e tensione di protezione.
4. Cabina MT / BT d’utente alimenta 
  un capannone industriale 50x50x12 mm distante 80m e contiene un trasformatore 
  da 1000kVA 20kV / 400V Dy11 Po= 1.3kW Pcc= 9KW Vcc%= 6%
  Io = 0.7 % . Tempi di intervento delle protezioni di MT imposti dal Distributore 
  0.6s ritardato, 100ms istantaneo.
  Disegnare e commentare lo schema elettrico unificare della cabina (in entra-esci) 
  fino al quadro generale posto in ingresso dell’edificio, indicare altresì 
  il criterio con cui vengono individuati i valori Imin e Imax di taratura del 
  relè di sovracorrente sul lato Mt stimandone i valori.
5. Valutare quale dei due trasformatori 
  (T1 T2) è da ritenersi più conveniente dal punto di vista economico: 
  630kVA 20kV / 400V sempre inseriti tutto l’anno, raffreddamento ONAN.
  T1) Po = 1.3kW Pcc = 6.5kW C1 = costo di acquisto 7k euro.
  T2) Po = 1.04kW Pcc = 5.2 kW C2 = costo di acquisto 9k euro.
  Tempo equivalente di funzionamento a carico nominale 2500 h / anno.
  Costo del kWh 0,13euro / kWh costo del kW 35euro / kW anno
  Durata 25 anni costo del denaro i = 4% all’anno.
6. Valutazione economica di provvedimenti 
  contro le sovratensioni.
  Valore annuo dell’attività dell’edificio e dei suoi impianti 
  950k euro.
  Valore dell’edificio e dei suoi impianti (durata prevista 20anni ) 1550k 
  euro.
  Costo delle misure di protezione (SPD) 5k euro.
  R1 rischio valutato senza far uso di SPD 10-2 .
  R2 rischio residuo valutato dopo l’installazione di SPD 10-4.
  Si richiede di determinare la convenienza economica della soluzione che prevede 
  l’uso di SPD (durata prevista 15 anni) ipotizzando un costo del denaro 
  del 4% annuo,
7. Carro ponte da 15 tonnellate, numero 
  di tiri 4, velocità di sollevamento del carico 10m/min rendimento del 
  riduttore 0.93 rendimento della trasmissione a fune 0.91, diametro del tamburo 
  0.3m.
  Calcolare: la potenza del motore, la coppia richiesta sul secondario del riduttore, 
  il rapporto di riduzione nell’ipotesi di utilizzare motore sincrono trifase 
  a 4 poli, il tempo di avviamento a carico nominale, la coppia frenante sviluppata 
  dal motore autofrenante per impedire la caduta del carico in caso di mancanza 
  di tensione.
8. Trasformatore MT/BT da 1000kVA , 
  20kV/ 400V, Dy11, Po = 1.3kW, Pcc = 9kW , Io = 0.7% ,Vcc = 6% carico alimentato 
  700kW a cosfì 0.8 per 2000 h/anno, penale per cosfì da 0.8 a 0.9 
  0.0153euro / kVAh, costo del rifasamento 13 euro/ kVAR.
  Calcolare la potenza reattiva per rifasare il trasformatore sul lato BT e il 
  carico assegnato.
  Valutare inoltre la convenienza economica del rifasamento, fissando opportuno 
  costo del denaro .
9. Impianto 
  fotovoltaico da 3kWdi picco, costo 20k euro , con esso si producono circa 3400 
  kWh di energia all’anno ceduta al distributore elettrico al prezzo di 
  0,445 euro/kWh per la durata di 20 anni. Inoltre l’autoproduttore non 
  paga i propri consumi di energia fino al valore di autoproduzione annua che 
  altrimenti sono valutati in circa 0,17 euro / kWh.
  Fissando un opportuno tasso di interesse annuo costante, considerando che i 
  consumi di energia dell’autoproduttore siano 3600 kWh/anno, ipotizzando 
  i prezzi su dichiarati costanti per la durata di 20anni, si chiede di stabilire 
  dopo quanti anni si ha il ritorno del capitale investito 
10. Indicare la sezione più conveniente 
  dal punto di vista economico tra quelle sottoindicate per una linea BT (trifase 
  con neutro ) che deve trasmettere 80 A alla distanza di 100 metri, utilizzando 
  cavi unipolari H07V-K in tubo isolante (posa 31 in condizioni standard CEI-UNEL 
  35024 /1) ipotizzando un funzionamento di 1500 ore/anno alla corrente costante 
  di 80 A. Durata prevista dell’impianto 25 anni, tasso di interesse annuo 
  4%, costo dell’energia 0,13 euro/kWh, costodella potenza 35 euro/ kWh 
  anno.
  S = 25 mm2 costo install. 1,44 euro/metro Iz = 89 A resistenza 0,756 milliohm/metro
  S = 35 mm2 2,025 110 0,545
  S = 50mm2 2,758 134 0,4
  S = 70mm2 3,831 171 0,2787 
  S = 95mm2 4,974 207 0,202
  S = 120mm2 6,769 239 0,160
  S = 150mm2 8,314 275 0,13