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Anno Accademico 2011/12
03CIMCC
Sistemi elettrici per l'energia II
Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Chicco Gianfranco ORARIO RICEVIMENTO PO ING-IND/33 0 0 0 24 1
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/33 5 B - Caratterizzanti Ingegneria elettrica
Obiettivi dell'insegnamento

Scopi



Fornire le conoscenze fondamentali sui componenti il sistema elettrico e sulla progettazione
dei sistemi di distribuzione.


Prerequisiti

Sono previste le seguenti precedenze di acquisto:



Programma

Programma del corso di Sistemi Elettrici per l'energia II



Lezioni (Proff. A. Losi, G. Carpinelli, F. Rossi





  • Introduzione ai Sistemi Elettrici per l'Energia (lezione 1)

    • struttura dei sistemi elettrici: generazione, trasmissione, distribuzione e utilizzazione

    • classificazione con riferimento alla categoria e allo stato del neutro

    • problemi di protezione in condizioni anomale (sovracorrenti e sovratensioni)

    • aspetti fondamentali nella progettazione dei sistemi di distribuzione e utilizzazione (sicurezza, affidabilità, costi di impianto e di esercizio, flessibilità, semplicità)



  • Apparecchi di manovra (lezione 2)

    • definizioni

    • classificazione degli apparecchi di manovra in categorie (interruttori, sezionatori, interruttori di manovra, interruttori di manovra-sezionatori, contattori e fusibili)

    • classificazione degli apparecchi con riferimento alla possibilità di interrompere e/o stabilire correnti in condizioni di funzionamento normali o anomale del circuito



  • Interruzione della corrente elettrica (lezioni 3-8)

    • arco elettrico

      • struttura fisica dell'arco

      • caratteristica volt-amperometrica statica dell'arco (legge di Ayrton, punti di funzionamento stabili e instabili)

      • caratteristica volt-amperometrica dinamica dell'arco (in c.c. e in c.a, tensione d'arco in funzione del tempo in c.a.)





  • Processo di interruzione

    • processo di interruzione in c.c.

      • interruzione di una corrente continua in condizioni normali del circuito

      • interruzione di una corrente continua in condizioni di corto circuito

      • andamenti nel tempo di correnti e tensioni ai capi dell'interruttore, condizioni per l'estinzione dell'arco, curve di ripristino della rigidità dielettrica, generazione di sovratensioni



    • processo di interruzione in c.a.

      • interruzione di corto circuito in prossimità dell'interruttore

      • interruzione di una corrente capacitiva

      • tensione di ristabilimento, tensione di riadesco, condizioni per l'estinzione dell'arco,

      • generazione di sovratensioni, andamenti nel tempo di correnti e tensioni ai capi dell'interruttore



    • effetti di limitazione dell'arco elettrico in c.a.

    • stabilimento di una corrente elettrica.




  • Interruttori (lezioni 8-11)

    • definizioni

      • caratteristiche degli interruttori

      • potere di interruzione (potere di interruzione e corrente nominali di ctocto)

      • potere di chiusura (potere di chiusura e corrente di stabilimento nominali)

      • cicli di apertura-chiusura

      • manovre di apertura e chiusura



    • classificazione in: "ad alta resistenza d'arco" e a "a bassa resistenza d'arco"

    • classificazione secondo la tecnologia costruttiva (aria, olio, aria compressa, esafluoruro di zolfo, sotto vuoto)

    • interruttori in aria (a pressione atmosferica)

      • interruttori a soffio magnetico (struttura e principio di funzionamento)

      • interruttori limitatori (struttura e principio di funzionamento dei tipi elettrodinamici ed elettromagnetici)

      • caratteristiche peculiari



    • interruttori in olio

      • interruttori a grande volume d'olio e a olio ridotto

      • struttura e principio di funzionamento

      • caratteristiche peculiari



    • interruttori ad aria compressa

      • struttura e principio di funzionamento

      • caratteristiche peculiari



    • interruttori in esafluoruro di zolfo

      • caratteristiche dell' SF6

      • struttura e principio di funzionamento

      • interruttori ad autocompressione e ad autogenerazione di pressione

      • caratteristiche peculiari



    • interruttori sotto vuoto

      • struttura e principio di funzionamento

      • caratteristiche peculiari






  • Sezionatori (lezione 12)

    • definizioni

    • applicazioni

      • sezionatori di terra

      • sezionatori in sistemi con doppio sistema di sbarre



    • sezionatori a coltelli, a scorrimento, a rotazione, a pantografo, a ginocchio

      • ambiti di impiego

      • schemi costruttivi

      • parametri elettrici e dimensionali

      • dati di targa






  • Interruttori di manovra (lezione 13)

    • definizioni e simboli, prescrizioni per la sicurezza, ambiti di impiego

    • interruttori di manovra in aria libera, autopneumatici, ad autotrasformazione di gas, in SF6

      • caratteristiche costruttive






  • Contattori (lezione 13)

    • definizioni e simboli

    • contattori elettromagnetici, pneumatici, elettropneumatici, sottovuoto, a semiconduttori

      • caratteristiche costruttive.






  • Fusibili (lezioni 14-15)

    • definizioni e simboli

    • principio di funzionamento

    • andamento temporale della corrente

    • curve caratteristiche di funzionamento

      • caratteristica tempo-corrente

      • caratteristica tempo virtuale-corrente

      • caratteristica di limitazione

      • caratteristica I^2 t



    • classificazione dei fusibili con riferimento alla categoria di utilizzazione e al campo di interruzione

      • fusibili a cartuccia (cilindrici, tipo D, tipo NH)

      • fusibili a liquido

      • fusibili a soffiaggio






  • Relè (lezioni 16-18)

    • definizioni, schema funzionale, simbolo grafico

    • classificazione in base al tempo di intervento, caratteristiche costruttive, circuiti di ingresso

    • caratteristica d'intervento

    • relè elettromeccanici

      • elettromagnetici (a bilancia ad impedenza, relè direzionali di potenza e ad impedenza direzionale)

      • magnetoelettrici



    • relè ad induzione

    • relè termici (a lamina bimetallica, a resistenza, a termocoppia, a immagine termica)

    • relè magnetotermico

    • relè statici di tipo elettronico

      • relè a comparazione d'ampiezza

      • relè di massima tensione o corrente

      • relè ad impedenza

      • relè a comparazione di fase

      • relè cronometrico



    • relè statici a microprocessore

    • relè a più circuiti di ingresso

    • relè differenziale




  • Sistemi di protezione (Lezioni 19-22)

    • definizioni generali: protezione contro le sovracorrenti e le sovratensioni

    • sistemi di protezione - protezione contro il cortocircuito

      • protezione di linee AT

        • criteri generali

        • esame di alcuni casi particolari

          • unica linea alimentata ad una estremità

          • insieme di linee alimentate ad una estremità

          • impiego di relè di massima corrente e ad impedenza

          • tempi di intervento delle protezioni e selettività

          • insieme di linee derivate da una dorsale alimentata da due estremità



        • dispositivi di telepilotaggio

        • problemi dei sistemi di protezione con relè ad impedenza

        • componenti di un sistema di protezione completo di una linea AT




      • protezione di linee MT

        • criteri generali

        • protezione di linee MT con neutro isolato

          • unica linea alimentata (relè omopolare di tensione)

          • insieme di linee (relè varmetrico direzionale






      • protezione di generatori sincroni

        • relè differenziale

        • terra statorica

        • terra rotorica




      • protezione di trasformatori

        • relè Buchholz

        • relè di terra

        • massima corrente

        • differenziale




      • protezione dei sistemi di sbarre (protezione differenziale)




    • sistemi di protezione - protezione contro le sovratensioni

      • classificazioni

        • sovratensioni di origine interna (temporanee e di manovra) sovratensioni di origine esterna




      • protezione contro le sovratensioni

        • metodi preventivi

          • funi di guardia

          • messa a terra del neutro

          • regolatori di tensione




        • metodi repressivi

          • spinterometri (campi di applicazione, disservizi)

          • scaricatori a resistore non lineare

          • scaricatori ad espulsione

          • installazione degli scaricatori (disposizione verticale ed orizzontale)









  • Progettazione di impianti elettrici MT, BT (lezione 23)

    • definizioni (impianto elettrico, massa, sistema elettrico, tensione nominale verso terra, categoria, sistemi TT,TN,IT)

    • aspetti fondamentali della progettazione (sicurezza, affidabilità, costi, flessibilità, semplicità di esercizio)

    • fasi della progettazione di impianti:

      • valutazione del fabbisogno elettrico e classificazione dei carichi (lezione 24)

      • determinazione dei carichi convenzionali

        • diagramma di carico, curva di durata del carico

        • fattore di utilizzazione del carico massimo, durata di utilizzo del carico massimo, fattori di utilizzazione e di contemporaneità

        • valutazione della potenza attiva assorbita e del fabbisogno energetico di gruppi di carichi

        • esempio di calcolo della potenza attiva massima di un gruppo di carichi








  • Scelta della struttura del sistema (lezione 25)

    • schema della rete (radiale semplice, radiale doppia, ad anello, in banking, a maglie, a congiungenti)

    • livelli di tensione (sistemi di I e II categoria)

    • scelta del numero dei centri di alimentazione (superficie e raggio d'azione di un centro di alimentazione, allacciamento degli impianti al sistema di distribuzione pubblica)




  • Calcolo elettrico (lezioni 25-30)

    • determinazione della sezione dei conduttori: calcoli preliminari e di verifica con riferimento alle cadute di tensione, ai vincoli termici, perdite e costi.

    • calcolo delle c.d.t. sulle linee (linea con carico all'estremità, linea con carichi concentrati, linea alimentata ai due estremi con carichi concentrati)

    • influenza della temperatura sulla portata delle linee (riscaldamento dei conduttori, fenomeni termici nelle linee, portata di una linea, calcolo della sezione minima secondo il criterio termico)

    • minimizzazione del costo della vita economica delle linee (costo iniziale, calcolo delle perdite e costo di esercizio, calcolo dei costi totali, sezione economica)




  • Scelta delle linee (lezione 31)

    • tipo di conduttore e di isolante

    • designazione dei cavi (norme CEI)

    • verifica meccanica dei conduttori (sezione, lunghezza della campata, catenaria, tiro di posa)




  • Scelta e dimensionamento dei sistemi di protezione per linee e reti (lezioni 31-33)

    • protezione contro le correnti anomale (sovraccarico, corto-circuito).

    • aspetti notevoli delle correnti anomale (innalzamento della temperatura dei conduttori)

    • sistemi di I categoria (interruttori per usi domestici ed industriali, fusibili)

    • sistemi di II categoria (interruttori a volume d'olio ridotto, in aria, in esafluoruro di zolfo, a vuoto, fusibili)

    • prescrizioni normative sulla protezione contro il sovraccarico ed il corto-circuito

    • selettività del sistema di protezione (caso di reti radiali)

    • calcolo delle correnti di corto-circuito

    • protezione contro le sovratensioni




  • Protezione contro i rischi dell'elettricità (lezioni 33-37)

    • curve di sicurezza per le tensioni ammissibili

    • definizioni generali (tensioni di contatto e di passo, contatti diretti ed indiretti)

    • protezioni contro i contatti diretti (di tipo preventivo e repressivo)

    • protezione contro i contatti indiretti (prescrizioni normative e protezioni nei sistemi TT, TN, IT)




  • Impianti di terra (lezione 37)

    • definizioni generali

    • alcune tipologie di dispersori intenzionali (a picchetti verticali, ad anello, a maglia)

    • dispersori di fatto (plinti di pilastri, platee di fondazione, paratie di contenimento, pali di fondazione)

    • conduttore di terra (caratteristiche, sezioni minime)

    • conduttori equipotenziali




  • Impianto di terra nei sistemi di distribuzione (lezione 38)

    • misura della resistenza di terra

    • potenziale alla superficie del terreno

    • misura delle tensioni di contatto e di passo

    • il conduttore PEN (sistemi TN-C)




  • Il rifasamento negli impianti di distribuzione (lezioni 38-40)

    • conseguenze della circolazione di correnti induttive (perdite Joule, cadute di tensione, cattiva utilizzazione degli impianti, aspetti tariffari tra utente e società di distribuzione)

    • mezzi di produzione di potenza reattiva (alternatori, compensatori sincroni, condensatori)

    • condensatori per sistemi di I e II categoria

    • resistenze di scarica dei condensatori

    • rifasamento sui singoli carichi o per gruppi di carichi

    • criteri per il dimensionamento e la gestione dell'impianto di rifasamento nelle reti di distribuzione

    • criteri per il dimensionamento e la gestione dell'impianto di rifasamento negli impianti utilizzatori

    • procedimento di dimensionamento per il rifasamento centralizzato






Programma del Tutorato



  • Interruzione della corrente elettrica (2h)

  • Dimensionamento delle linee in cavo (2h)

  • Rifasamento (2h)

  • Sistemi radiali con un'unica alimentazione (4h)

  • Calcolo delle correnti di cortocircuito (2h)

  • Protezione dei cavi BT contro le sovracorrenti (2h)

  • Fondamenti di Sicurezza elettrica e protezione contro i contatti indiretti (2 h)

  • Impiego di software commerciale per la progettazione di impianti elettrici MT/BT (2h)


Bibliografia

Testi consigluati dal docente responsabile del corso:



  • V. Cataliotti, Impianti Elettrici, Flaccovio Editore,
    Palermo, 1995

  • V. Carrescia, Fondamenti di sicurezza elettrica,
    Edizioni TNE, Torino, 1997






Questa raccolta di materiale, prodotta ad uso interno, è
stata realizzata per i moduli del Politecnico di Torino in formato .pdf.

Ne è vietata la riproduzione e qualsiasi forma di commercializzazione.



Materiale messo a disposizione, A.A. 1999/2000, Ing. Bompard.






Videocorso utilizzato: Sistemi Elettrici per l'Energia II




  • Prof. Federico Rossi, Università di Cassino

  • Prof. Guido Carpinelli, Università di Cassino

  • Prof. Arturo Losi, Università di Cassino




  • [1.] Introduzione al corso

  • [2.] Apparecchi di manovra: definizioni; fenomeni che si accompagnano alla interruzione della corrente in un circuito elettrico

  • [3.] L'arco elettrico (parte 1): struttura fisica dell'arco elettrico; caratteristiche statica e dinamica dell'arco elettrico in c.c.

  • [4.] L'arco elettrico (parte 2): caratteristica dinamica dell'arco elettrico in c.a. Processo di interruzione in c.c. (parte 1): interruzioni in condizioni normali del circuito elettrico

  • [5.] Processo di interruzione in c.c. (parte 2): interruzione in condizioni anormali del circuito elettrico

  • [6.] Processo di interruzione in c.a. (parte 1): curva di ripristino della rigidità dielettrica; tensione di ristabilimento; cortocircuito in prossimità dell'interruttore

  • [7.] Processo di interruzione in c.a. (parte 2): interruzione di correnti capacitive

  • [8.] Effetto di limitazione dell'arco in c.a. per sistemi di Prima Categoria. Stabilimento della corrente in un circuito elettrico. Interruttori (parte 1): definizioni

  • [9.] Interruttori (parte 2). classificazione; interruttori in aria a pressione atmosferica

  • [10.] Interruttori (parte 3): interruttori in olio; interruttori in aria compressa

  • [11.] Interruttori (parte 4): interruttori in esafluoruro di zolfo; interruttori sotto vuoto

  • [12.] Sezionatori

  • [13.] Interruttori di manovra. Interruttori di manovra-sezionatori. Contattori

  • [14.] Fusibili: principi di funzionamento

  • [15.] Fusibili: curve caratteristiche di funzionamento; caratteristiche costruttive

  • [16.] Relé: definizioni; relé elettromagnetici

  • [17.] Relé: magnetoelettrici; ad induzione; termici; differenziale

  • [18.] Relé: statici di tipo elettronico; statici a microprocessore; differenziale

  • [19.] Sistemi di protezione: definizioni e requisiti; sistemi di protezione contro le sovracorrenti per linee AT (parte 1)

  • [20.] Sistemi di protezione: contro le sovracorrenti per le linee AT (parte 2); contro le sovracorrenti per le linee MT (parte 1)

  • [21.] Sistemi di protezione: contro le sovracorrenti per le linee MT (parte 2); contro le sovracorrenti per i generatori sincroni ed i trasformatori

  • [22.] Sistemi di protezione: contro i corto-circuiti per i sistemi di sbarre. Sovratensioni: definizioni e classificazione. Sistemi di protezione contro le sovratensioni

  • [23.] Impianti di distribuzione: definizioni e classificazioni; caratteristiche dei carichi (parte 1)

  • [24.] Impianti di distribuzione: caratteristiche dei carichi (parte 2); aspetti fondamentali della progettazione; fabbisogno elettrico; struttura del sistema (parte 1)

  • [25.] Impianti di distribuzione: struttura del sistema (parte 2); caduta di tensione (parte 1)

  • [26.] Impianti di distribuzione: caduta di tensione (parte 2)

  • [27.] Impianti di distribuzione: caduta di tensione (parte 3)

  • [28.] Impianti di distribuzione: caduta di tensione (parte 4)

  • [29.] Impianti di distribuzione: fenomeni termici nelle linee elettriche (parte 1)

  • [30.] Impianti di distribuzione: fenomeni termici nelle linee elettriche (parte 2); perdite e costi

  • [31.] Impianti di distribuzione: scelta della linea; verifica meccanica dei conduttori; sistemi di protezione per linee e reti (parte 1)

  • [32.] Impianti di distribuzione: sistemi di protezione per linee e reti (parte 2)

  • [33.] Impianti di distribuzione: sistemi di protezione per linee e reti (parte 3); calcolo delle correnti di corto-circuito; protezione contro le sovratensioni; protezione contro i rischi dell'elettricità (parte 1)

  • [34.] Impianti di distribuzione: protezione contro i rischi dell'elettricità (parte 2)

  • [35.] Impianti di distribuzione: protezione contro i rischi dell'elettricità (parte 3)

  • [36.] Impianti di distribuzione: protezione contro i rischi dell'elettricità (parte 4)

  • [37.] Impianti di distribuzione: protezione contro i rischi dell'elettricità (parte 5); impianti di terra (parte 1)

  • [38.] Impianti di distribuzione:  impianti di terra (parte 2); rifasamento (parte 1)

  • [39.] Impianti di distribuzione: rifasamento (parte 2)

  • [40.] Impianti di distribuzione:  rifasamento (parte 3)



Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame


L'esame consiste in una prova orale.


Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami
MATERIALI PUBBLICI

Programma definitivo per l'A.A.2011/12
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