Portale della Didattica

Progettazione di impianti elettrici

06ETBND

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Energetica E Nucleare - Torino

Mutua

01BGANE 01UTTND

Organizzazione dell'insegnamento

Didattica	Ore
Lezioni	51
Esercitazioni in aula	9

Docenti

Docente	Qualifica	Settore	h.Lez	h.Es	h.Lab	h.Tut	Anni incarico
Pons Enrico	Professore Associato	IIND-08/B	51	9	0	0	5

Collaboratori

Espandi

Didattica

SSD	CFU	Attivita' formative	Ambiti disciplinari
ING-IND/33 ING-IND/33	3 3	C - Affini o integrative F - Altre attivit� (art. 10)	Attivit� formative affini o integrative Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro

Date d'appello

Orario delle lezioni

Statistiche superamento esami

Anno accademico di inizio validit�

2020/21

Presentazione
Course description

L�insegnamento si propone di fornire gli elementi fondamentali per lo sviluppo di un progetto di un impianto elettrico di utente. Gli studenti vengono messi nelle condizioni di acquisire competenze applicative professionali, illustrando le principali tematiche progettuali, passando in rassegna i componenti pi� importanti e illustrando le tecniche di scelta.

The subject gives the fundamentals for the development of the project of an electrical installation. It illustrates the main topics related to the analysis of the main components and methods for their choice. The students will obtain professional and practical skills.

Risultati attesi
Expected Learning Outcomes

Conoscenza dei concetti basilari alla base della progettazione degli impianti elettrici nei sistemi di distribuzione BT. Capacit� di impostare gli obiettivi progettuali, svolgere calcoli di progetto e tradurre operativamente le scelte in una documentazione progettuale sintetica. Capacit� di comprendere e disegnare schemi elettrici riferiti agli impianti elettrici con la corretta simbologia.

Knowledge of the basic concepts related to the design of electrical installations in LV distribution systems. Ability to define the design objectives, perform design calculations and produce synthetic project documents. Ability of understanding and drawing electric schemes by using the correct symbols.

Prerequisiti
Pre-requirements

Equazioni costitutive dei bipoli in regime sinusoidale nel dominio del tempo e attraverso la rappresentazione simbolica (resistenza, induttanza e capacit�). Serie e parallelo di impedenze. Soluzione di circuiti in corrente alternata attraverso il metodo simbolico. La potenza in corrente alternata: potenza attiva, reattiva ed apparente. Il teorema di Boucherot. Soluzione di circuiti mediante il metodo delle potenze. Sistemi trifase. Soluzione di reti trifase simmetriche ed equilibrate. Circuito monofase equivalente. Metodo delle potenze. Conversione elettromeccanica dell�energia. Trasformatore (monofase e trifase): struttura, principio di funzionamento, circuito equivalente del trasformatore reale, rendimento, caduta di tensione industriale, parallelo di trasformatori. Gli argomenti citati come prerequisiti potranno essere ripresi durante l�insegnamento e trattati negli aspetti pratici e applicativi finalizzati agli impianti elettrici.

Constitutive time domain equations of dipoles in sinusoidal conditions and symbolic representation (resistance, capacitance and inductance). Series and parallel of impedances. Solution of the circuits in AC through the symbolic method. Active, reactive and apparent power. Boucherot�s theorem. Solution of the circuits through the power method. Three-phase systems. Solution of symmetric and balanced three-phase systems. Equivalent single-phase circiuts. Electromechanical power conversion. Transformers (single-phase and three-phase): structural elements, operation principle, equivalent circuit, efficiency, voltage drop, transformers in parallel. The above-mentioned prerequisites may be recalled during the course and treated in their practical and application aspects focusing on electrical plants.

Programma
Course topics

CONCETTI INTRODUTTIVI Richiami sulle grandezze elettriche e sui circuiti elettrici. Sistemi trifase. Classificazione dei sistemi elettrici in base alla tensione nominale. Sistema di produzione, trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica in Italia. Distribuzione in Media Tensione (MT) e in Bassa Tensione (BT). Regolamentazione del settore elettrico (leggi e normative, unificazione, certificazione, dichiarazione di conformit�, verifiche sugli impianti). Caratteristiche e modello dei trasformatori. Modello delle linee elettriche. CONDUTTURE ELETTRICHE, SOVRACORRENTI E PROTEZIONI Cavi elettrici. Condizioni di posa. Sigle dei cavi. Portata di un cavo e criteri per la sua determinazione. Definizioni di sovracorrente, sovraccarico, cortocircuito. Arco elettrico. Apparecchi di manovra. Apparecchi di protezione (interruttori automatici e fusibili). Quadri elettrici. Esempi di applicazione. PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI DI DISTRIBUZIONE La progettazione degli impianti elettrici (cabina elettrica MT/BT e sistema di distribuzione BT): standard progettuali ed elaborati di progetto. Diagramma di carico di un utilizzatore. Determinazione del carico convenzionale, coefficienti significativi. Criteri base per il dimensionamento di un impianto elettrico. Calcolo delle correnti di impiego nelle reti elettriche radiali. Portata delle condutture. Caduta di tensione. Calcolo delle correnti di cortocircuito e scelta delle protezioni. Rifasamento (vincoli tariffari, connessione dei condensatori, strutture dei sistemi di rifasamento). Scelta dei trasformatori. Gruppi di continuit�. Schemi tipici di cabine MT/BT. Esempi di applicazione. PERICOLOSIT� DELLA CORRENTE ELETTRICA E PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI ELETTRICI Elettrocuzione: Curve di pericolosit� delle correnti alternate e continue. Percorso della corrente elettrica nel corpo umano. Fattore di percorso. Resistenza del corpo umano. Tensioni pericolose. Impianti di messa a terra: Dispersione di corrente elettrica nel terreno. Andamento del potenziale sulla superficie del terreno. Tensione di contatto e tensione di passo. Caratteristiche dei dispersori. Struttura di un impianto di terra. Misura della resistenza dell�impianto di terra. Protezione contro i contatti elettrici: Definizioni di massa, massa estranea, contatto diretto e contatto indiretto. Protezione contro i contatti diretti. Grado di protezione degli involucri (codice IP). Protezione contro i contatti indiretti. Classificazione dei sistemi (TT, TN, IT). Caratteristiche e criteri di scelta degli interruttori differenziali. Protezione contro i contatti indiretti senza interruzione del circuito. Protezione in ambienti non ordinari.

INTRODUCTORY CONCEPTS Summary of the electrical quantities and of the basic concepts on the electrical circuits. Three-phase systems. Classification of the electrical systems on the basis of the rated voltage. Structure of the systems for production, transmission, and distribution of electricity in Italy. Medium Voltage (MV) and Low Voltage (LV) distribution. Regulatory aspects in the electrical sector (laws and standards, unification, certification, declaration of conformity, testing procedures). Characteristics and models of the transformers. Model of the electrical lines. ELECTRICAL CONDUCTORS, OVERCURRENTS AND PROTECTIONS Electrical cables. Lay-down conditions. Cable nomenclature. Thermal current limits of the cables. Definitions of overcurrent, overload and short-circuit. Electric arc. Circuit operation and protection with circuit breakers and fuses. Electric switchboards. Application examples. ELECTRICAL DISTRIBUTION SYSTEM DESIGN Design of MV/LV substations and LV distribution: basic standards and design documents. Load pattern of utilization systems. Determination of the conventional load, related coefficients. Basic criteria for sizing an electrical distribution plant. Calculation of the currents in normal operating conditions in radial systems. Thermal cable rating criteria. Voltage drop criterion. Short-circuit current calculation and choice of the protections. Power factor compensation (tariff aspects, connection of the capacitors, structures for power factor compensation). Choice of the transformers. Continuity of supply. Typical schemes of MV/LV substations. Application examples. ELECTRICAL SAFETY AND PROTECTION AGAINST ELECTRIC CONTACTS Electric shock: Effects of electricity on the human body. Safety curves of alternate and direct currents. Effects of the path of the electrical current in the human body. Resistance of the human body. Dangerous voltages. Grounding systems: Dispersion of the electric current in the ground. Spatial evolution of the potentials on the ground surface. Touch voltage and step voltage. Characteristics of the earth electrodes. Structure of the grounding system. Equipotential connections. Measurement of the resistance of the grounding system. Protection against contacts: Classification of the exposed conductive parts. Direct contact and indirect contact. Protection against direct contacts. Level of protection of the electrical appliances: the IP code. Protection against indirect contacts. Classification of the systems on the basis for grounding and safety purposes (TT, TN, IT). Characteristics and sizing of the residual circuit breakers. Protection against indirect contacts without circuit interruption. Protections in non-ordinary sites.

Sustainable development goals

Assicurare a tutti l�accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni

Costruire un'infrastruttura resiliente e promuovere l'innovazione ed una industrializzazione equa, responsabile e sostenibile

Garantire modelli sostenibili di produzione e di consumo

Note
Additional information

Organizzazione dell'insegnamento
Course structure

I contenuti dell�insegnamento vengono presentati durante le lezioni (48 ore) e con esempi numerici di calcolo svolti durante le esercitazioni (12 ore). Viene inoltre svolta una visita guidata ad una cabina di trasformazione MT/BT. Le esercitazioni di calcolo vertono sui seguenti argomenti: definizione della potenza convenzionale, scelta della sezione dei cavi, calcolo delle correnti di cortocircuito, scelta delle protezioni dei cavi, calcolo di un impianto di rifasamento, modelli di trasformatore e linee, calcolo delle cadute di tensione, protezione contro i contatti indiretti. Alcune esercitazioni vengono svolte utilizzando software specifici per la progettazione degli impianti elettrici. Nel caso di erogazione online dell�insegnamento, la visita guidata sar� sostituita dalla visione di immagini e filmati.

The contents of the subject are presented during the lectures (48 hours) and with numerical calculation examples solved during the classworks (12 hours). A visit is also organized to a MV/LV substation. The calculation classworks are related to the following topics: definition of the conventional power, choice of the cables cross section, short-circuit current calculations, choice of the protections of cable lines, choice of a power factor compensation system, protections against indirect contacts. In some classworks, specific software for electrical installation design will be used. In case the course will be provided online (remotely), the substation visit will be substituted by videos and pictures.

Bibliografia
Reading materials

Appunti presi a lezione e materiale inserito dal docente sul Portale della Didattica. Nel caso di didattica erogata da remoto verranno caricati sul portale della didattica anche gli handout delle lezioni. Testi di riferimento: F. Piglione, G. Chicco, Sistemi Elettrici Industriali (I e II parte), Politeko, Torino M. Montanari, La progettazione degli impianti elettrici in bassa tensione, EPC editore Altri testi consigliati: Gaetano Conte, Manuale di Impianti Elettrici, Hoepli. Vincenzo Cataliotti, Impianti elettrici, Flaccovio F.Prabhakara, R.Smith, R.Stratford, Industrial and commercial power systems handbook, Mc Graw Hill.

Notes from the lectures. Material provided on the Portale della Didattica. In case the course will be provided online (remotely), also the lessons handouts will be provided on the Portale della Didattica. Reference books: F. Piglione, G. Chicco, Sistemi Elettrici Industriali (I e II parte), Politeko, Torino M. Montanari, La progettazione degli impianti elettrici in bassa tensione, EPC editore Other texts: Gaetano Conte, Manuale di Impianti Elettrici, Hoepli. Vincenzo Cataliotti, Impianti elettrici, Flaccovio F.Prabhakar, R.Smith, R.Stratford, Industrial and commercial power systems handbook, Mc Graw Hill.

Criteri, regole e procedure per l'esame esclusivamente IN REMOTO
Assessment and grading criteria for ONLINE exam

Modalit� di esame: Prova orale facoltativa; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L'esame viene svolto da remoto attraverso la piattaforma EXAM messa a disposizione dal Politecnico. La durata dell'esame � di 1 ora. Si potranno utilizzare calcolatrice e fogli di carta per i calcoli e gli schemi. Non si potra' consultare altro materiale. Il compito � costituito da domande a risposta multipla di teoria, da domande a risposta multipla e domande a risposta numerica che prevedono lo svolgimento di un breve esercizio e da brevi domande di teoria e di calcolo aperte. Qualora la risposta alle domande aperte richieda una parte grafica, si suggerisce il disegno su carta ed il caricamento tramite webcam. Le competenze principali valutate sono l�abilit� di illustrare concetti, formulare problemi, descrivere i metodi di soluzione e risolvere esercizi numerici. I punteggi assegnati alle domande sono diversi, in funzione del tipo di domanda, come nello scritto tradizionale e sono indicati nel testo. Nelle domande a risposta multipla ci potranno essere una o piu' risposte corrette. Nelle domande a risposta multipla con una sola risposta corretta, in caso di risposta errata ci sar� una penalizzazione del 25%. Nelle domande a risposta multipla con pi� risposte corrette, per ogni risposta errata ci sara' una penalizzazione del 50%. Chi avra' ottenuto nello scritto un punteggio superiore a 15/30 potra' richiedere una prova orale integrativa (facoltativa) che permette di modificare il voto di massimo +o- 3 punti. L'orale integrativo verte sull'intero programma del corso. Il risultato minimo per superare l�esame � 18/30.

Exam: Optional oral exam; Computer-based written test using the PoliTo platform;

The exam is structured as an online quiz through the EXAM platform provided by Politecnico di Torino. The test has a duration of 1 hour. The students may use only clean paper, pen and a pocket calculator. No other material can be used. The test is constituted by multiple choice theory questions, multiple choice and numerical questions that involve some calculations, and short open questions. If open questions require a graphical answer, the students are invited to draw on paper and take a picture with the webcam. The main competences evaluated are the ability of illustrating concepts, formulating problems, describing solution methods, and solving numerical exercises. For different types of questions different scores are assigned. The scores are written in the text. Multiple choice questions can have more than one correct answer. A wrong answer in multiple choice questions involves a penalty. The penalty can be 25% in case of a single correct answer or 50% if the question had more than a correct answer. Students with a total score in the quiz above 15/30 can ask for an integrative oral exam. The oral exam can change the score of +o- 3 points. The integrative oral exam is on the entire subject program. The minimum score to pass the exam is 18/30.

Criteri, regole e procedure per l'esame IN MODALITA' MISTA (in remoto e in presenza)
Assessment and grading criteria for BLENDED exam (online and onsite)

Modalit� di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L'esame viene svolto da remoto attraverso la piattaforma EXAM messa a disposizione dal Politecnico o in aula in presenza. Il compito � costituito da domande a risposta multipla di teoria, da domande a risposta multipla e domande a risposta numerica che prevedono lo svolgimento di un breve esercizio e da brevi domande di teoria e di calcolo aperte. Qualora la risposta alle domande aperte richieda una parte grafica, nel caso di svolgimento da remoto, si suggerisce il disegno su carta ed il caricamento tramite webcam. La durata dell'esame � di 1 ora. Si potranno utilizzare calcolatrice e fogli di carta per i calcoli e gli schemi. Non si potra' consultare altro materiale. Le competenze principali valutate sono l�abilit� di illustrare concetti, formulare problemi, descrivere i metodi di soluzione e risolvere esercizi numerici. I punteggi assegnati alle domande sono diversi, in funzione del tipo di domanda, come nello scritto tradizionale e sono indicati nel testo. Nelle domande a risposta multipla ci potranno essere una o piu' risposte corrette. Nelle domande a risposta multipla con una sola risposta corretta, in caso di risposta errata ci sar� una penalizzazione del 25%. Nelle domande a risposta multipla con pi� risposte corrette, per ogni risposta errata ci sara' una penalizzazione del 50%. Chi avra' ottenuto nello scritto un punteggio superiore a 15/30 potra' richiedere una prova orale integrativa (facoltativa) che permette di modificare il voto di massimo +o- 3 punti. L'orale integrativo verte sull'intero programma del corso. Il risultato minimo per superare l�esame � 18/30.

Exam: Written test; Optional oral exam; Computer-based written test using the PoliTo platform;

The exam is structured as an online quiz through the EXAM platform provided by Politecnico di Torino or onsite in a classroom. The test is constituted by multiple choice theory questions, multiple choice and numerical questions that involve some calculations, and short open questions. If open questions require a graphical answer, in case of online exam, the students are invited to draw on paper and take a picture with the webcam. The test has a duration of 1 hour. The students may use only clean paper, pen and pocket calculator. No other material can be used. The main competences evaluated are the ability of illustrating concepts, formulating problems, describing solution methods, and solving numerical exercises. For different types of questions different scores are assigned. The scores are written in the text. Multiple choice questions can have more than one correct answer. A wrong answer in multiple choice questions involves a penalty. The penalty can be 25% in case of a single correct answer or 50% if the question had more than a correct answer. Students with a total score in the quiz above 15/30 can ask for an integrative oral exam. The oral exam can change the score of +o- 3 points. The integrative oral exam is on the entire subject program. The minimum score to pass the exam is 18/30.