15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

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manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

III

PREFAZIONE

La quarta edizione del manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettro-tecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

Un unico volume raccoglie ora le discipline propedeutiche e la trattazione specialistica

La prima parte propedeutica contiene argomenti che dovrebbero essere giagrave acquisiti ma che si egrave ritenu-to utile riproporre nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione La sezione egrave anche stata aggiornata e in alcuni casi profondamente rivista (fisica matematica) per rendere la trattazione dei contenuti coerenti con le attuali indicazioni ministeriali sulle materie di insegnamento si egrave inoltre ritenuto utile aggiungere specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria impatto am-bientale rifiuti qualitagrave e sicurezza nei luoghi di lavoro)

Nella sezione specialistica si egrave privilegiata la componente disciplinare caratterizzante si egrave intervenuti sulla parte di elettrotecnica aggiornando e rendendo piugrave fruibile la consultazione e piugrave didattica la tratta-zione inserendo diversi capitoli di elettronica di base alla luce delle nuove Linee guida ministeriali Parti-colare cura egrave stata rivolta ai capitoli di Macchine elettriche Macchine elettriche speciali e Motori a com-mutazione elettronica in virtugrave del loro sempre piugrave diffuso utilizzo

La stretta attinenza del programma di elettrotecnica e di elettronica con le materie di automazione ha convinto i curatori ad approfondire questo tema con particolare riferimento alle piugrave recenti applicazioni in-dustriali del PLC Si egrave poi organizzato in una unica trattazione lrsquoargomento di Impianti materiali e appa-recchiature progettazione aggiornandolo alla normativa vigente

Lrsquoeditore desidera ringraziare i curatori scientifici e didattici in particolare Antonino Liberatore per la grande esperienza della manualistica Cremonese messa a disposizione Licia Marcheselli per i continui consigli sulla didattica e sulle prospettive dellrsquoinsegnamento nei Nuovi Tecnici Giovanni Naldi per la su-pervisione scientifica e il controllo dellrsquoaggiornamento Michele Monti per aver curato con grande dedi-zione la parte specialistica dando nuova forza a un manuale ormai classico

Un ringraziamento infine a tutti i collaboratori citati nella tavola degli autori provenienti da Universitagrave Aziende e Istituti tecnici per il grande impegno profuso

Febbraio 2015 lrsquoEditore

IV

AUTORI

Beccari Mario Impianti per il trattamento e lo smaltimen-to dei rifiutiBonoli Alessandra Impatto ambientale bull Impianti per il trattamento e lo smaltimento dei rifiutiBonomo Mario IlluminotecnicaBorchi Emilio FisicaCabrucci Andrea Unitagrave di misuraCarfagni Monica Disegno tecnico bull Autocad 2DCarrara Gianfranco Disegno tecnicoCavalli Camilla Disegno tecnicoCavalli Maria Adelaide Disegno tecnicoCitti Paolo Sicurezza nei luoghi di lavoro strumenti e me-todi per lanalisi e la valutazione dei rischi bull Qualitagrave nel contesto industrialeDapporto Paolo ChimicaDi Gerlando Antonino Azionamenti con macchine elet-triche bull Macchine elettriche speciali bull Tecnologie elettricheDi Giuda Giuseppe Martino Impatto ambientale bull Im-pianti per il trattamento e lo smaltimento dei rifiutiFerrario Marco Lino Tecnologie informaticheGiorgetti Alessandro Qualitagrave nel contesto industrialeGrasso Francesco Energie rinnovabili bull Risparmio ed ef-ficienza energeticaGuidi Paolo Principi di economia e matematica finanzia-ria bull Azionamenti con macchine elettriche bull Trazione elet-trica bull Disegno elettrico ed elettronico bull Centrali di pro-duzione dellrsquoenergia elettrica bull Trasporto e produzione dellrsquoenergia elettrica bull Sistemi di acquisizione elabora-zione e distribuzione dati bull Sistemi di controllo analogici e digitali bull Impianti per lrsquoautomazione industriale bull Con-trollori logici programmabili (PLC) bull Fondamenti di ro-botica bull Elementi di domotica bull Software per lrsquoautomazio-ne industriale Laffi Maria Cristina Disegno tecnicoLamborghini Stefano Disegno tecnicoLandi Nedo Controllori logici programmabili (PLC) Liberatore Antonino Complementi di matematica bull Elet-trotecnica bull Macchine elettriche bull Disegno elettrico ed elet-tronico bull Elettronica analogicaLorusso Nicola Elettronica digitale bull Microprocessori e

microcontrollori bull Sistemi di acquisizione elaborazione e distribuzione dati Manetti Stefano Elettronica analogicaMarcheselli Licia Matematica bull Complementi di mate-matica bull Statistica e calcolo delle probabilitagraveMarini Mauro Matematica bull Complementi di matematica bull Statistica e calcolo delle probabilitagraveMariotti Alberto Controllori logici programmabili (PLC) Martini David Misure elettriche ed elettroniche Martini Pietro Misure elettriche ed elettroniche bull Tecno-logie elettriche bull Convertitori statici bull Elettronica analogicaMirandola Stefano Microprocessori e microcontrollori bull Elettronica analogicaMonti Michele Tecnologie industriali materiali e lavo-razioni bull Elettrotecnica bull Misure elettriche ed elettroniche bull Macchine elettriche bull Macchine elettriche speciali bull Motori a commutazione elettronica bull Tecnologie elettricheMonticelli Maurizio Energie rinnovabili bull Risparmio ed efficienza energetica bull Certificazione ed efficienza energe-tica degli edifici bull Impianti materiali e apparecchiature progettazioneNaldi Giovanni Unitagrave di misuraNesi Stefania ChimicaPagnotta Romano Impatto ambientalePallante Piero FisicaParretti Chiara Qualitagrave nel contesto industrialePatelli Stefano Principi di economia e matematica finan-ziariaPezzi Mario Elettrotecnica bull Macchine elettriche bull Mac-chine elettriche speciali bull Motori a commutazione elettro-nica bull Tecnologie elettrichePoggi Marco Unitagrave di misura bull Disegno tecnicoReatti Alberto Macchine elettriche bull Criteri di scelta del-le macchine elettriche e loro applicazioniSammarone Sergio Tecnologie industriali materiali e la-vorazioniTortoli Piero Elettronica analogicaVistoli Ivo Azionamenti con macchine elettriche bull Mac-chine elettriche speciali bull Tecnologie elettriche

V

INDICE GENERALE

DISCIPLINE PROPEDEUTICHE 1 MATEMATICA 1 GEOMETRIA 3

11 Formulario di geometria euclidea 312 Geometria analitica nel piano 613 Geometria analitica nello spazio 7

2 RICHIAMI DI ALGEBRA DEGLI INSIEMI 821 Principali operazioni 822 Principali relazioni 923 Proprietagrave di relazioni e operazioni 924 Principio di dualitagrave 1025 Teorema di De Morgan 1026 Operatori funzionalmente completi 1127 Introduzione allrsquoalgebra di Boole 11

3 STRUTTURE ALGEBRICHE 1231 Gruppo 1232 Campo 1333 Spazio vettoriale 1334 Applicazioni lineari 13

4 POTENZE DI NUMERI 13 5 RADICALI E OPERAZIONI SU DI ESSI 14 6 LOGARITMI DI NUMERI 15 7 POLINOMI 15

71 Generalitagrave 1572 Regola di Ruffini 1573 Massimo comune divisore 1674 Fattorizzazione 1675 Relazioni tra coefficienti e radici 16

8 EQUAZIONI E DISEQUAZIONI DI I E II GRADO 1781 Identitagrave ed equazioni 1782 Disequazioni 17

9 TRIGONOMETRIA 1891 Le funzioni goniometriche 1892 Le equazioni goniometriche 1893 Trigonometria piana 1894 Risoluzione delle figure piane 21

10 NUMERI COMPLESSI 21101 Definizione 21102 Forma algebrica 21103 Forma trigonometrica 26104 Forma esponenziale e formule di Eulero 26105 Radici 27

11 FUNZIONI REALI 27111 Generalitagrave 27112 Grafici di funzioni elementari 27113 Funzioni algebriche 30114 Funzioni razionali 30115 Funzioni monotone 30116 Funzione composta 31

117 Funzione inversa 31118 Limiti 31119 Teoremi sui limiti 331110 Limiti notevoli 341111 Infinitesimi e infiniti 341112 Funzioni continue 35

12 CALCOLO DIFFERENZIALE 36121 Derivate 36122 Regole di derivazione 37123 Derivate di funzioni elementari 37124 Derivata di funzione composta 37125 Teoremi sulle funzioni derivabili 37126 Massimi e minimi 38127 Forme indeterminate 39128 Derivate successive 40

13 CALCOLO INTEGRALE 40131 Primitive 40132 Regole di integrazione 40133 Integrazione di funzioni razionali 42134 Integrale definito definizione e proprietagrave 42135 Tavola di integrali definiti 43

14 SERIE 43141 Successioni 43142 Teoremi sui limiti 45143 Serie numeriche 45144 Criteri di convergenza 45145 Somma e prodotto di due serie 46146 Serie di potenze 47147 Serie di Taylor 48148 Sviluppi di funzioni elementari 48

15 EQUAZIONI DIFFERENZIALI 48151 Equazioni differenziali del primo ordine 48152 Equazioni differenziali lineari 51153 Equazioni lineari a coefficienti costanti 52154 Sistemi lineari 53

2 COMPLEMENTI DI MATEMATICA 1 MATRICI E SISTEMI LINEARI 55

11 Matrici 5512 Determinante 5513 Proprietagrave del determinante 5614 Operazioni tra matrici 5715 Matrice inversa e matrice aggiunta 5716 Matrice esponenziale 5817 Autovalori e autovettori 5818 Sistemi lineari 58

2 CRITERIO DI HURWITZ 59 3 STABILITAgrave DI UNA EQUAZIONE

DIFFERENZIALE 60 4 FUNZIONI DI PIUgrave VARIABILI 60

41 Derivate parziali 60

VI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

42 Derivata di funzione composta 6143 Analisi vettoriale 6244 Derivata direzionale 6245 Funzioni implicite 6246 Massimi e minimi 6347 Derivazione e integrazione 6348 Curve e integrale curvilineo 63

5 ANALISI COMPLESSA 6451 Funzioni elementari 6452 Funzioni analitiche 6553 Integrale 6554 Serie di Taylor e di Laurent 6655 Singolaritagrave 6656 Residui 6757 Funzioni reali positive 67

6 FUNZIONI DI BESSEL 6861 Gamma euleriana 6862 Funzioni di Bessel 68

7 ANALISI DI FOURIER 6871 Sviluppo in serie di Fourier

di funzioni periodiche 6872 Forma complessa dello sviluppo

in serie di Fourier 6973 Lrsquointegrale e la trasformata di Fourier 72

8 TRASFORMATA DI LAPLACE 7281 Generalitagrave 7282 Definizione di trasformata di Laplace 7283 Trasformata inversa 7384 Proprietagrave della trasformata 7385 Scomposizione in fratti semplici (frazionamento

parziale) Trasformata inversa 7686 Teorema del valore iniziale 7787 Teorema del valore finale 7788 Soluzioni delle equazioni integrodifferenziali 77

9 TRASFORMATA ZETA (Z) 7891 Premessa 7892 Definizioni 7893 Esempi di trasformata Z 7894 Proprietagrave della trasformata Z 7995 Convoluzione discreta 8096 Trasformata inversa 8097 Risoluzione di equazioni alle differenze 80

3 STATISTICA E CALCOLO DELLE PROBABILITAgrave 85

1 CALCOLO COMBINATORIO 8511 Permutazioni semplici 8512 Disposizioni semplici 8513 Combinazioni semplici Binomio di Newton 8514 Disposizioni con ripetizione 8615 Combinazioni con ripetizione 8616 Permutazioni con ripetizione Polinomio di

Leibnitz 86 2 STATISTICA 86

21 Popolazione carattere frequenza 8622 I dati statistici 8723 Gli indici di posizione centrale 8724 Gli indici di variabilitagrave 8725 I rapporti statistici 8726 Lrsquointerpolazione statistica 8727 La dipendenza la regressione e la correlazione 87

3 CALCOLO DELLE PROBABILITAgrave 8831 Gli eventi 88

32 La concezione classica della probabilitagrave 8833 La concezione statistica della probabilitagrave 8834 La concezione soggettiva della probabilitagrave 8835 Lrsquoimpostazione assiomatica della probabilitagrave 8936 La probabilitagrave della somma logica di eventi 8937 La probabilitagrave condizionata 8938 La probabilitagrave del prodotto logico di eventi 8939 Il problema delle prove ripetute 89310 Il teorema di Bayes 89311 I giochi aleatori 89312 Le variabili casuali discrete

e le distribuzioni di probabilitagrave 89313 I valori caratterizzanti una variabile

casuale discreta 90314 Le distribuzioni di probabilitagrave di uso frequente 90315 Le variabili casuali standardizzate 90316 Le variabili casuali continue 90

4 STATISTICA INFERENZIALE 9141 La popolazione e il campione 9142 I parametri della popolazione

e del campione 9243 La distribuzione della media campionaria 9244 Particolari distribuzioni campionarie 9245 Gli stimatori e le loro proprietagrave 9246 La stima puntuale 9247 La stima per intervallo della media 9348 La stima per intervallo della differenza fra due

medie 9349 La stima per intervallo di una percentuale 93410 La verifica delle ipotesi 94

5 TEORIA DEGLI ERRORI 9451 Generalitagrave 9452 Misurazioni eseguite con lo stesso

grado di precisione 9553 Misurazioni eseguite con diverso

grado di precisione 9654 Misurazioni indirette e

propagazione degli errori 96 4 UNITAgrave DI MISURA 1 GENERALITAgrave 99 2 GRANDEZZE FONDAMENTALI

E RELATIVE UNITAgrave 99 3 MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI 100

31 Esempi di applicazione 10032 Uso delle unitagrave SI e dei loro multipli e

sottomultipli 100 4 GRANDEZZE FISICHE E UNITAgrave DI MISURA 100 5 TABELLE DI CONVERSIONE 107 6 IMPIEGO DELLE TABELLE DI CONVERSIONE

DELLE UNITAgrave DI MISURA 11061 Premessa 11062 Note esplicative 110

5 FISICA 1 VETTORI 111

11 Grandezze scalari e vettoriali 11112 Somma e differenza di due vettori 11213 Prodotto scalare 11214 Prodotto vettoriale 112

2 CINEMATICA 11321 Cinematica del punto materiale 11322 Cinematica del corpo rigido 115

3 STATICA 115

INDICE GENERALE VII

31 Le forze 11532 Forze elastiche forza peso forze di attrito 11633 Condizioni per lrsquoequilibrio 117

4 DINAMICA 11841 Principio di inerzia e sistemi di riferimento

inerziali 11842 Secondo principio della dinamica per un punto

materiale 11843 Quantitagrave di moto di un punto materiale 11944 Lavoro di una forza e potenza 11945 Energia potenziale ed energia cinetica 12046 Conservazione dellrsquoenergia meccanica 12047 Principio di azione-reazione

e dinamica dei sistemi 12148 Dinamica del corpo rigido 12249 Gravitazione universale 124410 Moti armonici e periodici 125411 Problemi di urto 125

5 PROPRIETAgrave MECCANICHE DEI SOLIDI 126 6 FLUIDI 127

61 Pressione 12762 Statica dei fluidi 12863 Statica dellrsquoatmosfera 12864 Legge di Boyle e Mariotte 12965 Dinamica dei fluidi 129

7 TERMODINAMICA 13171 Temperatura 13272 Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi 13273 Equazione di stato 13374 Calore 13375 Cambiamenti di stato 13476 Trasmissione del calore 13677 Primo principio della termodinamica 13778 Secondo principio della termodinamica 137

8 CAMPO ELETTRICO 13981 La carica elettrica e le sue proprietagrave 13982 La Legge di Coulomb 13983 Campo elettrico e potenziale elettrico 14084 Corrente elettrica e leggi di Ohm 142

9 CAMPO MAGNETICO 14491 Induzione elettromagnetica 146

10 OTTICA 147101 Caratteristiche della radiazione luminosa 147102 Ottica geometrica 147103 Ottica fisica 151

11 ONDE 154111 Generalitagrave sulle onde 154112 Velocitagrave di propagazione delle onde 155113 Energia trasportata dalle onde 156114 Interferenza 156115 Onde stazionarie 156116 Battimenti 157117 Onde sonore ed Effetto Doppler 157

6 CHIMICA 1 CHIMICA GENERALE INORGANICA E

ORGANICA 15911 Atomo e sistema periodico degli elementi 15912 Legame chimico e composti chimici 16613 Reazioni chimiche e stechiometria 17614 Equilibri chimici 17715 Lrsquoenergia e la velocitagrave di reazione 18016 Ossidoriduzioni e Elettrochimica 182

17 Chimica nucleare 18518 Chimica inorganica 18719 Chimica organica 194

7 TECNOLOGIE INFORMATICHE 1 RAPPRESENTAZIONE NUMERICA

DELLrsquoINFORMAZIONE 20111 Le macchine e le informazioni 20112 Sistemi di numerazione 20113 Codifiche binarie 203

2 STRUTTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE 20921 Introduzione ai sistemi di elaborazione 20922 Strutture di memorizzazione dei dati 21123 Comunicazione fra elaboratori 213

3 PRINCIPALI SISTEMI OPERATIVI 21631 Windows 21632 Linux 22233 Android 22534 Mac OS X 22835 Altri sistemi operativi per dispositivi mobili 230

4 PRINCIPALI APPLICAZIONI 23341 Wordprocessor 23342 Fogli elettronici 23643 Visual Basic for Applications 24244 Presentazioni 25845 Altre applicazioni 259

8 DISEGNO TECNICO 1 NORME FONDAMENTALI 267

11 Formato dei fogli 26712 Tipi e grossezza delle linee 26713 Scale di rappresentazione 26814 Requisiti generali per la scrittura 275

2 COSTRUZIONI GEOMETRICHE 27521 Divisione di segmenti e di angoli 27522 Ovali e ovoli 27623 Le curve coniche 27624 Ellissi 27625 Parabole 27726 Iperboli 277

3 PRINCIPI GENERALI DI RAPPRESENTAZIONE 27831 Rappresentazione in proiezione ortogonale 27832 Rappresentazione in proiezione assonometrica 28033 Gli elementi fondamentali dellrsquoassonometria 28034 Sezioni 28035 Tratteggi 28236 Particolaritagrave di rappresentazione 28237 Quotatura 28238 Complessivi 288

9 AUTOCAD 2D 1 INTRODUZIONE 291 2 AMBIENTE DI LAVORO 291 3 IMMISSIONE DEI COMANDI 294 4 IMMISSIONE DI COORDINATE 295 5 CREAZIONE ORGANIZZAZIONE E

VISUALIZZAZIONE DEL DISEGNO 29551 Inizio di un nuovo disegno 29552 Unitagrave e formato dellrsquounitagrave di disegno 29653 Layer 29754 Spazio modello e spazio carta 29955 Strumenti per la visualizzazione 300

6 STRUMENTI DI DISEGNO 300 7 STRUMENTI DI MODIFICA 300

VIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

8 BLOCCHI 304 9 QUOTE E TESTI 309

91 Quote 30992 Stili di quota 30993 Testi 31294 Stili di testo 312

10 PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA FINANZIARIA

1 PRINCIPI DI ECONOMIA 31511 Bisogni beni utilitagrave 31512 La produzione 31613 Il mercato 31714 La moneta 31715 Caratteristiche della moneta 317

2 IMPRESA AZIENDA E SOCIETAgrave 31821 Enti economici 31822 Impresa 31823 Azienda 31924 Societagrave 32025 Organizzazione dellrsquoimpresa 32126 Fine dellrsquoimpresa 32227 Utile dellrsquoimpresa 322

3 CAPITOLATI E PREVENTIVI 32331 Contratto 32332 Capitolati 32433 Preventivi 325

4 MATEMATICA FINANZIARIA 32641 Interesse semplice 32642 Interesse composto 32643 Interesse convertibile 32744 Mutui 32845 Riparti 328

11 SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO STRUMENTI E METODI PER LrsquoANALISI E LA VALUTAZIONE DEI RISCHI

1 INTRODUZIONE 331 2 DEFINIZIONI 332 3 VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 4 MODALITAgrave DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 5 PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 334 6 INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI 335 7 STIMA DEI RISCHI 337 8 MISURE DI TUTELA 337 9 PROCEDURE STANDARDIZZATE PER

PICCOLE E MEDIE IMPRESE 34110 DISPOSITIVI DI PROTEZIONE

INDIVIDUALE 34412 QUALITAgrave NEL CONTESTO INDUSTRIALE 1 DEFINIZIONE DI QUALITAgrave 351 2 INNOVATORI DELLA QUALITAgrave 351 3 STORIA DELLA QUALITAgrave 351 4 NASCITA DELLE NORME ISO 9000 353 5 ITER DI CERTIFICAZIONE 356 6 DEFINIZIONE DEI REQUISITI E

ANALISI DEL CLIENTE 357 7 COSTI DELLA NON-QUALITAgrave 358 8 APPROCCIO PER PROCESSI 359 9 I SETTE STRUMENTI DELLA QUALITAgrave 360

91 Il diagramma causa-effetto 36092 La stratificazione dei dati 36193 Le schede di controllo 361

94 Istogramma 36395 I diagrammi di correlazione 36596 Diagramma di Pareto 365

10 CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITAgrave 366101 La capacitagrave di processo 367102 Le carte di controllo 368

13 TECNOLOGIA INDUSTRIALE 1 PROPRIETAgrave DEI MATERIALI 373

11 Tipi di materiali 37312 Tipi di proprietagrave 373

2 PROVE DI LABORATORIO 37721 Relazione sollecitazione-deformazione 37722 Prova di resistenza a trazione 37723 Prova di resistenza a compressione 37724 Prova di resistenza a flessione 37825 Prova di resistenza a torsione 37826 Prova di resistenza a taglio 37827 Prova di resilienza Charpy 37828 Prove di durezza 378

3 FERRO E SUE LEGHE 38031 Ferro 38032 Il processo siderurgico 38033 Il diagramma di stato delle leghe FendashC 38134 Ghisa 38135 Acciaio 383

4 MATERIALI METALLICI NON FERROSI 38641 Alluminio e sue leghe 38642 Rame e sue leghe 38643 Magnesio e sue leghe 38744 Altri elementi 38745 Sinterizzati 388

5 MATERIALI NATURALI 38851 Legno 38852 Rocce 39053 Materiali per costruzioni 39154 Ceramiche 39155 Vetro 391

6 RESINE SINTETICHE 39161 Resine termoplastiche 39162 Resine termoindurenti 391

7 MATERIALI COMPOSITI 39271 Cemento armato 39272 Compositi sintetici 392

8 ALTRI MATERIALI 39281 Abrasivi 39282 Acidi 39283 Combustibili 39284 Detergenti 39285 Fibre tessili 39286 Lubrificanti 39387 Protettivi 39388 Refrattari 393

9 CICLO DI LAVORAZIONE 39391 Metodi di lavorazione 39392 Foglio di lavorazione 39393 Tracciatura 394

10 LAVORAZIONI AL BANCO 394101 Fissaggio del pezzo 394102 Criteri di sicurezza per le lavorazioni 394103 Tipi di lavorazione 394104 Taglio 394105 Limatura 395

INDICE GENERALE IX

106 Piallatura 395107 Foratura 396108 Alesatura 397109 Levigatura 3971010 Piegatura 398

11 LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI 398111 Tornitura 398112 Fresatura 401113 Rettificatura 404

12 COLLEGAMENTI 404121 Tipi di collegamenti 404122 Filettatura 404123 Incastri 405124 Saldatura 407

13 TRATTAMENTI TERMICI 409131 Ciclo termico 409132 Tempra 410133 Rinvenimento 410134 Bonifica 410135 Ricottura 410136 Normalizzazione 411137 Cementazione 411138 Nitrurazione 411

14 AUTOMAZIONE 411141 Macchine a controllo numerico 411142 Centri di lavoro 412143 Robot 413

14 IMPATTO AMBIENTALE 1 ALTERAZIONE DEI SISTEMI ORIGINE DEGLI

INQUINANTI 41511 Generalitagrave 41512 Lrsquoinquinamento atmosferico 41513 Inquinamento del suolo e del sottosuolo 41714 Inquinamento delle acque 418

2 BASI NORMATIVE PER LA TUTELA DEL PATRIMONIO AMBIENTALE VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE 42121 La Valutazione di Impatto Ambientale 42122 La tutela della qualitagrave dellrsquoaria 42323 Tutela del suolo 42424 Tutela delle acque 424

15 IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO E LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI

1 PREMESSA 42711 Definizione e classificazione dei rifiuti 42712 La scala di prioritagrave dellrsquoUnione Europea 42813 Produzione e caratteristiche dei rifiuti urbani 42914 Produzione e caratteristiche dei rifiuti speciali e

dei rifiuti pericolosi 431 2 GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI 431

21 Raccolta differenziata e riciclo 43122 Compostaggio 43223 Selezione e Trattamento Meccanico Biologico

(TMB) 43524 Il combustibile da rifiuto (CDR) e il combustibile

solido secondario (CSS) 43725 Incenerimento 43926 Discarica 440

APPENDICE 1 ndash ESEMPI DI PROCEDURA DI GESTIONE DI UN RIFIUTO SPECIALE 445

APPENDICE 2 ndash IL SISTRI 451

16 ENERGIE RINNOVABILI 1 INTRODUZIONE 453

11 Richiesta di energia primaria nel mondo 45312 Bilancio elettrico italiano 45313 Le energie rinnovabili dati attuali e potenzialitagrave

di sviluppo 45314 I limiti delle energie rinnovabili 45415 Accumulo dellrsquoenergia elettrica 45416 Riserve di energia primaria fossile

accertate e costi 45617 Costo di produzione dellrsquoenergia da

fonti rinnovabili 45618 Incentivi contributi e finanziamenti la

legislazione nazionale e comunitaria 45819 Ritorno energetico sullrsquoinvestimento energetico 460

2 SOLARE FOTOVOLTAICO 46021 Descrizione del fenomeno fisico 46022 Forme e tecnologie costruttive 46223 Descrizione e componenti del sistema 46324 Funzionamento in isola e in rete 46525 Dimensionamento 46626 Aspetti tecnici e normativi per lrsquoinstallazione 47027 Esempio di dimensionamento di un

impianto fotovoltaico da 3 kW 470 3 ENERGIA IDROELETTRICA 471

31 Descrizione della risorsa idrica 47132 Tecnologie attuali 47333 Modalitagrave realizzative per impianti idroelettrici 47334 Aspetti tecnici e normativi 47635 Esempi di impianti mini-idro 477

4 ENERGIA EOLICA 47741 Descrizione della risorsa eolica 47742 Calcolo della massima potenza 47943 Tecnologie attuali e forme costruttive 47944 Scelta del sito e studio anemologico 48045 Studio di fattibilitagrave 48046 Impatto ambientale 48147 Esempio di impianto 481

5 BIOMASSE 48251 Il principio fisico 48252 Classificazione delle biomasse per uso energetico 48353 Calcolo della disponibilitagrave di biomasse 48354 Calcolo del potenziale energetico

delle biomasse 48355 Il potere calorifico 48456 I processi di conversione energetica 48557 Le filiere di conversione energetica 48658 Tipologie di impianto e componenti

caratterizzanti 48659 Dati e caratteristiche delle caldaie e dei generatori

alimentati a biomasse 488 6 ENERGIA GEOTERMICA 488

61 Introduzione 48862 Le pompe di calore geotermiche 48963 Definizione di EER e COP 49064 Scambiatori geotermici 49165 Principali componenti 49166 La progettazione di un impianto geotermico 49267 Esempio di calcolo 494

7 ALTRE FONTI RINNOVABILI 49571 Energia da maree e moto ondoso 49572 Solare termico 49573 Solare termodinamico 497

X Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

74 Sistemi ibridi 498 8 ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E

MISURA DELLrsquoENERGIA 49881 Misura dellrsquoenergia elettrica prodotta 499

17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA 1 INTRODUZIONE 503

11 Il ruolo del risparmio e dellrsquoefficienza energetica 50312 La legislazione europea 50513 La legislazione finanziaria per il risparmio

energetico 50514 Titoli di efficienza energetica (TEE) 51015 Emission Trading e protocollo di Kyoto 512

2 CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO DELLrsquoENERGY MANAGER 51321 Contratto di servizio energia 51322 Ruolo dellrsquoenergy manager 513

3 SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL CALORE 51431 Descrizione generale dei sistemi cogenerativi 51432 Funzionamento e vantaggi della cogenerazione 51433 Tipologie impiantistiche di cogenerazione 51534 Recupero del calore in energia elettrica 51635 Recupero del calore in energia frigorifera 516

4 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI 51841 Sistemi di riscaldamento e di condizionamento 51842 I combustibili 51943 Generatori di energia termica 51944 Elementi radiantidiffondenti 52345 Controllo regolazione e contabilizzazione 524

5 RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA DEGLI ELETTRODOMESTICI 526

6 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NELLrsquoILLUMINAZIONE 52761 Energia ed efficienza luminosa 52762 Sorgenti di luce tradizionali e a LED 52863 La tecnologia LED principio di funzionamento e

criticitagrave 52818 CERTIFICAZIONE ED

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 1 INTRODUZIONE 533 2 DEFINIZIONI 534

21 Definizioni e indirizzi generali 53422 Parametri ed elementi per i calcoli 53523 Tipologia di interventi 53624 Altre definizioni 536

3 RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA AMBITI DI INTERVENTO FINALITAgrave E MODALITAgrave OPERATIVE 537

4 CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI 53741 Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di

intervento e della categoria dellrsquoedificio 53742 Calcolo della trasmittanza termica 53743 Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili 552

5 CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI 55651 Introduzione 55652 Finalitagrave e campo di applicazione del Sistema

nazionale di certificazione degli edifici 56053 Prestazione e classi energetiche degli edifici 560

54 Metodologie di calcolo 56055 Ruolo e competenze del Certificatore energetico 56156 Validitagrave temporale della certificazione energetica 56157 Decorrenze applicative 56258 Norme tecniche di riferimento 562

6 SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO 563 7 PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO

CERTIFICAZIONE ENERGETICA 564 8 TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI

E TRASPARENTI 56881 Determinazione semplificata della trasmittanza

termica dei componenti opachi in edifici esistenti 568

82 Determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti 570

9 PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL TERRENO 571

10 DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI IMPIANTI 572

ELETTROTECNICA19 ELETTROTECNICA 1 ELETTROSTATICA 579

11 Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) 57912 Campo elettrico 57913 Linee di forza 57914 Intensitagrave di campo elettrico 57915 Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico

Tensione elettrica 58016 Teorema di Gauss Densitagrave superficiale 58217 Capacitagrave 58318 Condensatore 58319 Rigiditagrave dielettrica 585110 Energia immagazzinata da un condensatore

carico 585 2 CORRENTI CONTINUE 586

21 Corrente elettrica e densitagrave di corrente 58622 Resistenza e resistivitagrave 58623 Conduttanza e conduttivitagrave 58824 Legge di Ohm 58825 Caduta di tensione 58826 Circuito elettrico 58827 Convenzioni di segno 58828 Ordini di grandezza 58829 Bipoli elettrici 589210 Tipologie di generatori reali 591211 Circuiti in corrente continua 594212 Carica e scarica del condensatore 606213 Dualitagrave e analogie 608214 Energia Potenza Legge di Joule 609215 Rendimento 609216 Quadripoli 610

3 CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI 61431 Magneti naturali 61432 Induzione magnetica 61533 Isteresi magnetica 61634 Legge della circuitazione di Ampere 61635 Applicazione della legge di Ampere al

solenoide 61736 Flusso del vettore B e teorema di Gauss 617

INDICE GENERALE XI

37 Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa 617

38 Tensione magnetica o forza magnetomotrice 61739 Circuiti magnetici 618310 Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz 618311 Autoinduzione Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile 619312 Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze 619313 Espressioni del coefficiente di autoinduzione 619314 Mutua induzione 619315 Energia connessa con i campi magnetici 620316 Espressione del coefficiente di mutua induzione 621317 Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi 621318 Forza portante di un elettromagnete 621319 Fem indotta in un conduttore di lunghezza

l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocitagrave v 622

320 Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I 622

321 Azioni elettrodinamiche 623322 Correnti di Foucault 623

4 SEGNALI E FORME DrsquoONDA 62341 Generalitagrave 62342 Caratteristiche generali dei segnali 62343 Segnali di uso piugrave frequente 625

5 ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE 62851 Generalitagrave 62852 Bipoli puramente resistivi 62853 Bipoli puramente induttivi 62954 Bipoli puramente capacitivi 63055 Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie 63156 Ammettenza 63357 Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale 63558 Potenza in regime sinusoidale 63859 Rifasamento 639510 Potenza complessa Teorema di Boucherot

Potenza deformante 640511 Circuiti risonanti 640512 Adattamento di carico 646513 Adattamento drsquoimpedenza nei circuiti risonanti

parallelo 646 6 SISTEMI TRIFASE 648

61 Definizioni 64862 Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase 64863 Rifasamento di carico trifase 65264 Sistemi dissimmetrici 653

APPENDICE ndash FENOMENI TRANSITORINEI CIRCUITI ELETTRICI LINEARI 655

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1 IL CAMPO DELLE MISURE 671 2 ERRORI DI MISURA 671

21 La misura delle grandezze fisiche 67222 Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dellrsquoerrore 67223 Medie e scarti 673

3 STRUMENTI DI MISURA 67431 Strumenti analogici 674

32 Strumenti digitali 67533 Caratteristiche degli strumenti analogici 67634 Strumenti analogici di laboratorio 676

4 MISURE DI LABORATORIO 67941 Misure di corrente 67942 Misure di tensione 68043 Misure di potenza 68244 Misure di energia 68345 La misura della potenza nei sistemi trifase 684

5 STRUMENTI ELETTRONICI 68651 Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche 68652 Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua 68753 Le misure in corrente alternata 68854 Le misure di forti correnti e di alte tensioni 68955 Le misure di impedenza (o di ammettenza) 69056 Strumenti misuratori di impedenza 690

6 PROVA A VUOTO PROVA IN CORTOCIRCUITO RENDIMENTO DELLE MACCHINE ROTANTI 69461 Macchina asincrona 69462 Macchina sincrona 69663 Motori in corrente continua 698

7 MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE 70171 Introduzione 70172 Unitagrave e definizioni 70173 Metodi per la misura della potenza 70274 La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari 704 8 MISURE DI FREQUENZA PERIODO E FASE 705

81 Principio di funzionamento del contatore elettronico 705

82 I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde 706

83 Precisione delle misure con i contatori numerici 71084 Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo 71185 I contatori reciproci 711

9 ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI 71291 Introduzione 71292 Lrsquoanalizzatore di spettro 71293 Il generatore di inseguimento (tracking

generator) 71594 Glossario dei termini piugrave comuni riguardanti

lrsquouso dellrsquoanalizzatore di spettro 71595 Applicazioni dellrsquoanalizzatore di spettro 71696 Lrsquoanalizzatore di reti 71797 Confronto fra lrsquoanalizzatore di spettro e

lrsquoanalizzatore di reti 71910 MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE 719

101 Introduzione e definizione 719102 Misura del fattore di rumore o della cifra di

rumore 71911 OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE 721

111 Lrsquooscilloscopio analogico 721112 Lrsquooscilloscopio digitale 722113 Le sonde degli oscilloscopi 724

12 COMPATIBILITAgrave ELETTROMAGNETICA 725121 Introduzione 725122 I segnali di disturbo 725

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

NIC

A

manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

III

PREFAZIONE

La quarta edizione del manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettro-tecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

Un unico volume raccoglie ora le discipline propedeutiche e la trattazione specialistica

La prima parte propedeutica contiene argomenti che dovrebbero essere giagrave acquisiti ma che si egrave ritenu-to utile riproporre nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione La sezione egrave anche stata aggiornata e in alcuni casi profondamente rivista (fisica matematica) per rendere la trattazione dei contenuti coerenti con le attuali indicazioni ministeriali sulle materie di insegnamento si egrave inoltre ritenuto utile aggiungere specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria impatto am-bientale rifiuti qualitagrave e sicurezza nei luoghi di lavoro)

Nella sezione specialistica si egrave privilegiata la componente disciplinare caratterizzante si egrave intervenuti sulla parte di elettrotecnica aggiornando e rendendo piugrave fruibile la consultazione e piugrave didattica la tratta-zione inserendo diversi capitoli di elettronica di base alla luce delle nuove Linee guida ministeriali Parti-colare cura egrave stata rivolta ai capitoli di Macchine elettriche Macchine elettriche speciali e Motori a com-mutazione elettronica in virtugrave del loro sempre piugrave diffuso utilizzo

La stretta attinenza del programma di elettrotecnica e di elettronica con le materie di automazione ha convinto i curatori ad approfondire questo tema con particolare riferimento alle piugrave recenti applicazioni in-dustriali del PLC Si egrave poi organizzato in una unica trattazione lrsquoargomento di Impianti materiali e appa-recchiature progettazione aggiornandolo alla normativa vigente

Lrsquoeditore desidera ringraziare i curatori scientifici e didattici in particolare Antonino Liberatore per la grande esperienza della manualistica Cremonese messa a disposizione Licia Marcheselli per i continui consigli sulla didattica e sulle prospettive dellrsquoinsegnamento nei Nuovi Tecnici Giovanni Naldi per la su-pervisione scientifica e il controllo dellrsquoaggiornamento Michele Monti per aver curato con grande dedi-zione la parte specialistica dando nuova forza a un manuale ormai classico

Un ringraziamento infine a tutti i collaboratori citati nella tavola degli autori provenienti da Universitagrave Aziende e Istituti tecnici per il grande impegno profuso

Febbraio 2015 lrsquoEditore

IV

AUTORI

Beccari Mario Impianti per il trattamento e lo smaltimen-to dei rifiutiBonoli Alessandra Impatto ambientale bull Impianti per il trattamento e lo smaltimento dei rifiutiBonomo Mario IlluminotecnicaBorchi Emilio FisicaCabrucci Andrea Unitagrave di misuraCarfagni Monica Disegno tecnico bull Autocad 2DCarrara Gianfranco Disegno tecnicoCavalli Camilla Disegno tecnicoCavalli Maria Adelaide Disegno tecnicoCitti Paolo Sicurezza nei luoghi di lavoro strumenti e me-todi per lanalisi e la valutazione dei rischi bull Qualitagrave nel contesto industrialeDapporto Paolo ChimicaDi Gerlando Antonino Azionamenti con macchine elet-triche bull Macchine elettriche speciali bull Tecnologie elettricheDi Giuda Giuseppe Martino Impatto ambientale bull Im-pianti per il trattamento e lo smaltimento dei rifiutiFerrario Marco Lino Tecnologie informaticheGiorgetti Alessandro Qualitagrave nel contesto industrialeGrasso Francesco Energie rinnovabili bull Risparmio ed ef-ficienza energeticaGuidi Paolo Principi di economia e matematica finanzia-ria bull Azionamenti con macchine elettriche bull Trazione elet-trica bull Disegno elettrico ed elettronico bull Centrali di pro-duzione dellrsquoenergia elettrica bull Trasporto e produzione dellrsquoenergia elettrica bull Sistemi di acquisizione elabora-zione e distribuzione dati bull Sistemi di controllo analogici e digitali bull Impianti per lrsquoautomazione industriale bull Con-trollori logici programmabili (PLC) bull Fondamenti di ro-botica bull Elementi di domotica bull Software per lrsquoautomazio-ne industriale Laffi Maria Cristina Disegno tecnicoLamborghini Stefano Disegno tecnicoLandi Nedo Controllori logici programmabili (PLC) Liberatore Antonino Complementi di matematica bull Elet-trotecnica bull Macchine elettriche bull Disegno elettrico ed elet-tronico bull Elettronica analogicaLorusso Nicola Elettronica digitale bull Microprocessori e

microcontrollori bull Sistemi di acquisizione elaborazione e distribuzione dati Manetti Stefano Elettronica analogicaMarcheselli Licia Matematica bull Complementi di mate-matica bull Statistica e calcolo delle probabilitagraveMarini Mauro Matematica bull Complementi di matematica bull Statistica e calcolo delle probabilitagraveMariotti Alberto Controllori logici programmabili (PLC) Martini David Misure elettriche ed elettroniche Martini Pietro Misure elettriche ed elettroniche bull Tecno-logie elettriche bull Convertitori statici bull Elettronica analogicaMirandola Stefano Microprocessori e microcontrollori bull Elettronica analogicaMonti Michele Tecnologie industriali materiali e lavo-razioni bull Elettrotecnica bull Misure elettriche ed elettroniche bull Macchine elettriche bull Macchine elettriche speciali bull Motori a commutazione elettronica bull Tecnologie elettricheMonticelli Maurizio Energie rinnovabili bull Risparmio ed efficienza energetica bull Certificazione ed efficienza energe-tica degli edifici bull Impianti materiali e apparecchiature progettazioneNaldi Giovanni Unitagrave di misuraNesi Stefania ChimicaPagnotta Romano Impatto ambientalePallante Piero FisicaParretti Chiara Qualitagrave nel contesto industrialePatelli Stefano Principi di economia e matematica finan-ziariaPezzi Mario Elettrotecnica bull Macchine elettriche bull Mac-chine elettriche speciali bull Motori a commutazione elettro-nica bull Tecnologie elettrichePoggi Marco Unitagrave di misura bull Disegno tecnicoReatti Alberto Macchine elettriche bull Criteri di scelta del-le macchine elettriche e loro applicazioniSammarone Sergio Tecnologie industriali materiali e la-vorazioniTortoli Piero Elettronica analogicaVistoli Ivo Azionamenti con macchine elettriche bull Mac-chine elettriche speciali bull Tecnologie elettriche

V

INDICE GENERALE

DISCIPLINE PROPEDEUTICHE 1 MATEMATICA 1 GEOMETRIA 3

11 Formulario di geometria euclidea 312 Geometria analitica nel piano 613 Geometria analitica nello spazio 7

2 RICHIAMI DI ALGEBRA DEGLI INSIEMI 821 Principali operazioni 822 Principali relazioni 923 Proprietagrave di relazioni e operazioni 924 Principio di dualitagrave 1025 Teorema di De Morgan 1026 Operatori funzionalmente completi 1127 Introduzione allrsquoalgebra di Boole 11

3 STRUTTURE ALGEBRICHE 1231 Gruppo 1232 Campo 1333 Spazio vettoriale 1334 Applicazioni lineari 13

4 POTENZE DI NUMERI 13 5 RADICALI E OPERAZIONI SU DI ESSI 14 6 LOGARITMI DI NUMERI 15 7 POLINOMI 15

71 Generalitagrave 1572 Regola di Ruffini 1573 Massimo comune divisore 1674 Fattorizzazione 1675 Relazioni tra coefficienti e radici 16

8 EQUAZIONI E DISEQUAZIONI DI I E II GRADO 1781 Identitagrave ed equazioni 1782 Disequazioni 17

9 TRIGONOMETRIA 1891 Le funzioni goniometriche 1892 Le equazioni goniometriche 1893 Trigonometria piana 1894 Risoluzione delle figure piane 21

10 NUMERI COMPLESSI 21101 Definizione 21102 Forma algebrica 21103 Forma trigonometrica 26104 Forma esponenziale e formule di Eulero 26105 Radici 27

11 FUNZIONI REALI 27111 Generalitagrave 27112 Grafici di funzioni elementari 27113 Funzioni algebriche 30114 Funzioni razionali 30115 Funzioni monotone 30116 Funzione composta 31

117 Funzione inversa 31118 Limiti 31119 Teoremi sui limiti 331110 Limiti notevoli 341111 Infinitesimi e infiniti 341112 Funzioni continue 35

12 CALCOLO DIFFERENZIALE 36121 Derivate 36122 Regole di derivazione 37123 Derivate di funzioni elementari 37124 Derivata di funzione composta 37125 Teoremi sulle funzioni derivabili 37126 Massimi e minimi 38127 Forme indeterminate 39128 Derivate successive 40

13 CALCOLO INTEGRALE 40131 Primitive 40132 Regole di integrazione 40133 Integrazione di funzioni razionali 42134 Integrale definito definizione e proprietagrave 42135 Tavola di integrali definiti 43

14 SERIE 43141 Successioni 43142 Teoremi sui limiti 45143 Serie numeriche 45144 Criteri di convergenza 45145 Somma e prodotto di due serie 46146 Serie di potenze 47147 Serie di Taylor 48148 Sviluppi di funzioni elementari 48

15 EQUAZIONI DIFFERENZIALI 48151 Equazioni differenziali del primo ordine 48152 Equazioni differenziali lineari 51153 Equazioni lineari a coefficienti costanti 52154 Sistemi lineari 53

2 COMPLEMENTI DI MATEMATICA 1 MATRICI E SISTEMI LINEARI 55

11 Matrici 5512 Determinante 5513 Proprietagrave del determinante 5614 Operazioni tra matrici 5715 Matrice inversa e matrice aggiunta 5716 Matrice esponenziale 5817 Autovalori e autovettori 5818 Sistemi lineari 58

2 CRITERIO DI HURWITZ 59 3 STABILITAgrave DI UNA EQUAZIONE

DIFFERENZIALE 60 4 FUNZIONI DI PIUgrave VARIABILI 60

41 Derivate parziali 60

VI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

42 Derivata di funzione composta 6143 Analisi vettoriale 6244 Derivata direzionale 6245 Funzioni implicite 6246 Massimi e minimi 6347 Derivazione e integrazione 6348 Curve e integrale curvilineo 63

5 ANALISI COMPLESSA 6451 Funzioni elementari 6452 Funzioni analitiche 6553 Integrale 6554 Serie di Taylor e di Laurent 6655 Singolaritagrave 6656 Residui 6757 Funzioni reali positive 67

6 FUNZIONI DI BESSEL 6861 Gamma euleriana 6862 Funzioni di Bessel 68

7 ANALISI DI FOURIER 6871 Sviluppo in serie di Fourier

di funzioni periodiche 6872 Forma complessa dello sviluppo

in serie di Fourier 6973 Lrsquointegrale e la trasformata di Fourier 72

8 TRASFORMATA DI LAPLACE 7281 Generalitagrave 7282 Definizione di trasformata di Laplace 7283 Trasformata inversa 7384 Proprietagrave della trasformata 7385 Scomposizione in fratti semplici (frazionamento

parziale) Trasformata inversa 7686 Teorema del valore iniziale 7787 Teorema del valore finale 7788 Soluzioni delle equazioni integrodifferenziali 77

9 TRASFORMATA ZETA (Z) 7891 Premessa 7892 Definizioni 7893 Esempi di trasformata Z 7894 Proprietagrave della trasformata Z 7995 Convoluzione discreta 8096 Trasformata inversa 8097 Risoluzione di equazioni alle differenze 80

3 STATISTICA E CALCOLO DELLE PROBABILITAgrave 85

1 CALCOLO COMBINATORIO 8511 Permutazioni semplici 8512 Disposizioni semplici 8513 Combinazioni semplici Binomio di Newton 8514 Disposizioni con ripetizione 8615 Combinazioni con ripetizione 8616 Permutazioni con ripetizione Polinomio di

Leibnitz 86 2 STATISTICA 86

21 Popolazione carattere frequenza 8622 I dati statistici 8723 Gli indici di posizione centrale 8724 Gli indici di variabilitagrave 8725 I rapporti statistici 8726 Lrsquointerpolazione statistica 8727 La dipendenza la regressione e la correlazione 87

3 CALCOLO DELLE PROBABILITAgrave 8831 Gli eventi 88

32 La concezione classica della probabilitagrave 8833 La concezione statistica della probabilitagrave 8834 La concezione soggettiva della probabilitagrave 8835 Lrsquoimpostazione assiomatica della probabilitagrave 8936 La probabilitagrave della somma logica di eventi 8937 La probabilitagrave condizionata 8938 La probabilitagrave del prodotto logico di eventi 8939 Il problema delle prove ripetute 89310 Il teorema di Bayes 89311 I giochi aleatori 89312 Le variabili casuali discrete

e le distribuzioni di probabilitagrave 89313 I valori caratterizzanti una variabile

casuale discreta 90314 Le distribuzioni di probabilitagrave di uso frequente 90315 Le variabili casuali standardizzate 90316 Le variabili casuali continue 90

4 STATISTICA INFERENZIALE 9141 La popolazione e il campione 9142 I parametri della popolazione

e del campione 9243 La distribuzione della media campionaria 9244 Particolari distribuzioni campionarie 9245 Gli stimatori e le loro proprietagrave 9246 La stima puntuale 9247 La stima per intervallo della media 9348 La stima per intervallo della differenza fra due

medie 9349 La stima per intervallo di una percentuale 93410 La verifica delle ipotesi 94

5 TEORIA DEGLI ERRORI 9451 Generalitagrave 9452 Misurazioni eseguite con lo stesso

grado di precisione 9553 Misurazioni eseguite con diverso

grado di precisione 9654 Misurazioni indirette e

propagazione degli errori 96 4 UNITAgrave DI MISURA 1 GENERALITAgrave 99 2 GRANDEZZE FONDAMENTALI

E RELATIVE UNITAgrave 99 3 MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI 100

31 Esempi di applicazione 10032 Uso delle unitagrave SI e dei loro multipli e

sottomultipli 100 4 GRANDEZZE FISICHE E UNITAgrave DI MISURA 100 5 TABELLE DI CONVERSIONE 107 6 IMPIEGO DELLE TABELLE DI CONVERSIONE

DELLE UNITAgrave DI MISURA 11061 Premessa 11062 Note esplicative 110

5 FISICA 1 VETTORI 111

11 Grandezze scalari e vettoriali 11112 Somma e differenza di due vettori 11213 Prodotto scalare 11214 Prodotto vettoriale 112

2 CINEMATICA 11321 Cinematica del punto materiale 11322 Cinematica del corpo rigido 115

3 STATICA 115

INDICE GENERALE VII

31 Le forze 11532 Forze elastiche forza peso forze di attrito 11633 Condizioni per lrsquoequilibrio 117

4 DINAMICA 11841 Principio di inerzia e sistemi di riferimento

inerziali 11842 Secondo principio della dinamica per un punto

materiale 11843 Quantitagrave di moto di un punto materiale 11944 Lavoro di una forza e potenza 11945 Energia potenziale ed energia cinetica 12046 Conservazione dellrsquoenergia meccanica 12047 Principio di azione-reazione

e dinamica dei sistemi 12148 Dinamica del corpo rigido 12249 Gravitazione universale 124410 Moti armonici e periodici 125411 Problemi di urto 125

5 PROPRIETAgrave MECCANICHE DEI SOLIDI 126 6 FLUIDI 127

61 Pressione 12762 Statica dei fluidi 12863 Statica dellrsquoatmosfera 12864 Legge di Boyle e Mariotte 12965 Dinamica dei fluidi 129

7 TERMODINAMICA 13171 Temperatura 13272 Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi 13273 Equazione di stato 13374 Calore 13375 Cambiamenti di stato 13476 Trasmissione del calore 13677 Primo principio della termodinamica 13778 Secondo principio della termodinamica 137

8 CAMPO ELETTRICO 13981 La carica elettrica e le sue proprietagrave 13982 La Legge di Coulomb 13983 Campo elettrico e potenziale elettrico 14084 Corrente elettrica e leggi di Ohm 142

9 CAMPO MAGNETICO 14491 Induzione elettromagnetica 146

10 OTTICA 147101 Caratteristiche della radiazione luminosa 147102 Ottica geometrica 147103 Ottica fisica 151

11 ONDE 154111 Generalitagrave sulle onde 154112 Velocitagrave di propagazione delle onde 155113 Energia trasportata dalle onde 156114 Interferenza 156115 Onde stazionarie 156116 Battimenti 157117 Onde sonore ed Effetto Doppler 157

6 CHIMICA 1 CHIMICA GENERALE INORGANICA E

ORGANICA 15911 Atomo e sistema periodico degli elementi 15912 Legame chimico e composti chimici 16613 Reazioni chimiche e stechiometria 17614 Equilibri chimici 17715 Lrsquoenergia e la velocitagrave di reazione 18016 Ossidoriduzioni e Elettrochimica 182

17 Chimica nucleare 18518 Chimica inorganica 18719 Chimica organica 194

7 TECNOLOGIE INFORMATICHE 1 RAPPRESENTAZIONE NUMERICA

DELLrsquoINFORMAZIONE 20111 Le macchine e le informazioni 20112 Sistemi di numerazione 20113 Codifiche binarie 203

2 STRUTTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE 20921 Introduzione ai sistemi di elaborazione 20922 Strutture di memorizzazione dei dati 21123 Comunicazione fra elaboratori 213

3 PRINCIPALI SISTEMI OPERATIVI 21631 Windows 21632 Linux 22233 Android 22534 Mac OS X 22835 Altri sistemi operativi per dispositivi mobili 230

4 PRINCIPALI APPLICAZIONI 23341 Wordprocessor 23342 Fogli elettronici 23643 Visual Basic for Applications 24244 Presentazioni 25845 Altre applicazioni 259

8 DISEGNO TECNICO 1 NORME FONDAMENTALI 267

11 Formato dei fogli 26712 Tipi e grossezza delle linee 26713 Scale di rappresentazione 26814 Requisiti generali per la scrittura 275

2 COSTRUZIONI GEOMETRICHE 27521 Divisione di segmenti e di angoli 27522 Ovali e ovoli 27623 Le curve coniche 27624 Ellissi 27625 Parabole 27726 Iperboli 277

3 PRINCIPI GENERALI DI RAPPRESENTAZIONE 27831 Rappresentazione in proiezione ortogonale 27832 Rappresentazione in proiezione assonometrica 28033 Gli elementi fondamentali dellrsquoassonometria 28034 Sezioni 28035 Tratteggi 28236 Particolaritagrave di rappresentazione 28237 Quotatura 28238 Complessivi 288

9 AUTOCAD 2D 1 INTRODUZIONE 291 2 AMBIENTE DI LAVORO 291 3 IMMISSIONE DEI COMANDI 294 4 IMMISSIONE DI COORDINATE 295 5 CREAZIONE ORGANIZZAZIONE E

VISUALIZZAZIONE DEL DISEGNO 29551 Inizio di un nuovo disegno 29552 Unitagrave e formato dellrsquounitagrave di disegno 29653 Layer 29754 Spazio modello e spazio carta 29955 Strumenti per la visualizzazione 300

6 STRUMENTI DI DISEGNO 300 7 STRUMENTI DI MODIFICA 300

VIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

8 BLOCCHI 304 9 QUOTE E TESTI 309

91 Quote 30992 Stili di quota 30993 Testi 31294 Stili di testo 312

10 PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA FINANZIARIA

1 PRINCIPI DI ECONOMIA 31511 Bisogni beni utilitagrave 31512 La produzione 31613 Il mercato 31714 La moneta 31715 Caratteristiche della moneta 317

2 IMPRESA AZIENDA E SOCIETAgrave 31821 Enti economici 31822 Impresa 31823 Azienda 31924 Societagrave 32025 Organizzazione dellrsquoimpresa 32126 Fine dellrsquoimpresa 32227 Utile dellrsquoimpresa 322

3 CAPITOLATI E PREVENTIVI 32331 Contratto 32332 Capitolati 32433 Preventivi 325

4 MATEMATICA FINANZIARIA 32641 Interesse semplice 32642 Interesse composto 32643 Interesse convertibile 32744 Mutui 32845 Riparti 328

11 SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO STRUMENTI E METODI PER LrsquoANALISI E LA VALUTAZIONE DEI RISCHI

1 INTRODUZIONE 331 2 DEFINIZIONI 332 3 VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 4 MODALITAgrave DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 5 PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 334 6 INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI 335 7 STIMA DEI RISCHI 337 8 MISURE DI TUTELA 337 9 PROCEDURE STANDARDIZZATE PER

PICCOLE E MEDIE IMPRESE 34110 DISPOSITIVI DI PROTEZIONE

INDIVIDUALE 34412 QUALITAgrave NEL CONTESTO INDUSTRIALE 1 DEFINIZIONE DI QUALITAgrave 351 2 INNOVATORI DELLA QUALITAgrave 351 3 STORIA DELLA QUALITAgrave 351 4 NASCITA DELLE NORME ISO 9000 353 5 ITER DI CERTIFICAZIONE 356 6 DEFINIZIONE DEI REQUISITI E

ANALISI DEL CLIENTE 357 7 COSTI DELLA NON-QUALITAgrave 358 8 APPROCCIO PER PROCESSI 359 9 I SETTE STRUMENTI DELLA QUALITAgrave 360

91 Il diagramma causa-effetto 36092 La stratificazione dei dati 36193 Le schede di controllo 361

94 Istogramma 36395 I diagrammi di correlazione 36596 Diagramma di Pareto 365

10 CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITAgrave 366101 La capacitagrave di processo 367102 Le carte di controllo 368

13 TECNOLOGIA INDUSTRIALE 1 PROPRIETAgrave DEI MATERIALI 373

11 Tipi di materiali 37312 Tipi di proprietagrave 373

2 PROVE DI LABORATORIO 37721 Relazione sollecitazione-deformazione 37722 Prova di resistenza a trazione 37723 Prova di resistenza a compressione 37724 Prova di resistenza a flessione 37825 Prova di resistenza a torsione 37826 Prova di resistenza a taglio 37827 Prova di resilienza Charpy 37828 Prove di durezza 378

3 FERRO E SUE LEGHE 38031 Ferro 38032 Il processo siderurgico 38033 Il diagramma di stato delle leghe FendashC 38134 Ghisa 38135 Acciaio 383

4 MATERIALI METALLICI NON FERROSI 38641 Alluminio e sue leghe 38642 Rame e sue leghe 38643 Magnesio e sue leghe 38744 Altri elementi 38745 Sinterizzati 388

5 MATERIALI NATURALI 38851 Legno 38852 Rocce 39053 Materiali per costruzioni 39154 Ceramiche 39155 Vetro 391

6 RESINE SINTETICHE 39161 Resine termoplastiche 39162 Resine termoindurenti 391

7 MATERIALI COMPOSITI 39271 Cemento armato 39272 Compositi sintetici 392

8 ALTRI MATERIALI 39281 Abrasivi 39282 Acidi 39283 Combustibili 39284 Detergenti 39285 Fibre tessili 39286 Lubrificanti 39387 Protettivi 39388 Refrattari 393

9 CICLO DI LAVORAZIONE 39391 Metodi di lavorazione 39392 Foglio di lavorazione 39393 Tracciatura 394

10 LAVORAZIONI AL BANCO 394101 Fissaggio del pezzo 394102 Criteri di sicurezza per le lavorazioni 394103 Tipi di lavorazione 394104 Taglio 394105 Limatura 395

INDICE GENERALE IX

106 Piallatura 395107 Foratura 396108 Alesatura 397109 Levigatura 3971010 Piegatura 398

11 LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI 398111 Tornitura 398112 Fresatura 401113 Rettificatura 404

12 COLLEGAMENTI 404121 Tipi di collegamenti 404122 Filettatura 404123 Incastri 405124 Saldatura 407

13 TRATTAMENTI TERMICI 409131 Ciclo termico 409132 Tempra 410133 Rinvenimento 410134 Bonifica 410135 Ricottura 410136 Normalizzazione 411137 Cementazione 411138 Nitrurazione 411

14 AUTOMAZIONE 411141 Macchine a controllo numerico 411142 Centri di lavoro 412143 Robot 413

14 IMPATTO AMBIENTALE 1 ALTERAZIONE DEI SISTEMI ORIGINE DEGLI

INQUINANTI 41511 Generalitagrave 41512 Lrsquoinquinamento atmosferico 41513 Inquinamento del suolo e del sottosuolo 41714 Inquinamento delle acque 418

2 BASI NORMATIVE PER LA TUTELA DEL PATRIMONIO AMBIENTALE VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE 42121 La Valutazione di Impatto Ambientale 42122 La tutela della qualitagrave dellrsquoaria 42323 Tutela del suolo 42424 Tutela delle acque 424

15 IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO E LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI

1 PREMESSA 42711 Definizione e classificazione dei rifiuti 42712 La scala di prioritagrave dellrsquoUnione Europea 42813 Produzione e caratteristiche dei rifiuti urbani 42914 Produzione e caratteristiche dei rifiuti speciali e

dei rifiuti pericolosi 431 2 GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI 431

21 Raccolta differenziata e riciclo 43122 Compostaggio 43223 Selezione e Trattamento Meccanico Biologico

(TMB) 43524 Il combustibile da rifiuto (CDR) e il combustibile

solido secondario (CSS) 43725 Incenerimento 43926 Discarica 440

APPENDICE 1 ndash ESEMPI DI PROCEDURA DI GESTIONE DI UN RIFIUTO SPECIALE 445

APPENDICE 2 ndash IL SISTRI 451

16 ENERGIE RINNOVABILI 1 INTRODUZIONE 453

11 Richiesta di energia primaria nel mondo 45312 Bilancio elettrico italiano 45313 Le energie rinnovabili dati attuali e potenzialitagrave

di sviluppo 45314 I limiti delle energie rinnovabili 45415 Accumulo dellrsquoenergia elettrica 45416 Riserve di energia primaria fossile

accertate e costi 45617 Costo di produzione dellrsquoenergia da

fonti rinnovabili 45618 Incentivi contributi e finanziamenti la

legislazione nazionale e comunitaria 45819 Ritorno energetico sullrsquoinvestimento energetico 460

2 SOLARE FOTOVOLTAICO 46021 Descrizione del fenomeno fisico 46022 Forme e tecnologie costruttive 46223 Descrizione e componenti del sistema 46324 Funzionamento in isola e in rete 46525 Dimensionamento 46626 Aspetti tecnici e normativi per lrsquoinstallazione 47027 Esempio di dimensionamento di un

impianto fotovoltaico da 3 kW 470 3 ENERGIA IDROELETTRICA 471

31 Descrizione della risorsa idrica 47132 Tecnologie attuali 47333 Modalitagrave realizzative per impianti idroelettrici 47334 Aspetti tecnici e normativi 47635 Esempi di impianti mini-idro 477

4 ENERGIA EOLICA 47741 Descrizione della risorsa eolica 47742 Calcolo della massima potenza 47943 Tecnologie attuali e forme costruttive 47944 Scelta del sito e studio anemologico 48045 Studio di fattibilitagrave 48046 Impatto ambientale 48147 Esempio di impianto 481

5 BIOMASSE 48251 Il principio fisico 48252 Classificazione delle biomasse per uso energetico 48353 Calcolo della disponibilitagrave di biomasse 48354 Calcolo del potenziale energetico

delle biomasse 48355 Il potere calorifico 48456 I processi di conversione energetica 48557 Le filiere di conversione energetica 48658 Tipologie di impianto e componenti

caratterizzanti 48659 Dati e caratteristiche delle caldaie e dei generatori

alimentati a biomasse 488 6 ENERGIA GEOTERMICA 488

61 Introduzione 48862 Le pompe di calore geotermiche 48963 Definizione di EER e COP 49064 Scambiatori geotermici 49165 Principali componenti 49166 La progettazione di un impianto geotermico 49267 Esempio di calcolo 494

7 ALTRE FONTI RINNOVABILI 49571 Energia da maree e moto ondoso 49572 Solare termico 49573 Solare termodinamico 497

X Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

74 Sistemi ibridi 498 8 ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E

MISURA DELLrsquoENERGIA 49881 Misura dellrsquoenergia elettrica prodotta 499

17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA 1 INTRODUZIONE 503

11 Il ruolo del risparmio e dellrsquoefficienza energetica 50312 La legislazione europea 50513 La legislazione finanziaria per il risparmio

energetico 50514 Titoli di efficienza energetica (TEE) 51015 Emission Trading e protocollo di Kyoto 512

2 CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO DELLrsquoENERGY MANAGER 51321 Contratto di servizio energia 51322 Ruolo dellrsquoenergy manager 513

3 SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL CALORE 51431 Descrizione generale dei sistemi cogenerativi 51432 Funzionamento e vantaggi della cogenerazione 51433 Tipologie impiantistiche di cogenerazione 51534 Recupero del calore in energia elettrica 51635 Recupero del calore in energia frigorifera 516

4 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI 51841 Sistemi di riscaldamento e di condizionamento 51842 I combustibili 51943 Generatori di energia termica 51944 Elementi radiantidiffondenti 52345 Controllo regolazione e contabilizzazione 524

5 RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA DEGLI ELETTRODOMESTICI 526

6 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NELLrsquoILLUMINAZIONE 52761 Energia ed efficienza luminosa 52762 Sorgenti di luce tradizionali e a LED 52863 La tecnologia LED principio di funzionamento e

criticitagrave 52818 CERTIFICAZIONE ED

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 1 INTRODUZIONE 533 2 DEFINIZIONI 534

21 Definizioni e indirizzi generali 53422 Parametri ed elementi per i calcoli 53523 Tipologia di interventi 53624 Altre definizioni 536

3 RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA AMBITI DI INTERVENTO FINALITAgrave E MODALITAgrave OPERATIVE 537

4 CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI 53741 Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di

intervento e della categoria dellrsquoedificio 53742 Calcolo della trasmittanza termica 53743 Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili 552

5 CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI 55651 Introduzione 55652 Finalitagrave e campo di applicazione del Sistema

nazionale di certificazione degli edifici 56053 Prestazione e classi energetiche degli edifici 560

54 Metodologie di calcolo 56055 Ruolo e competenze del Certificatore energetico 56156 Validitagrave temporale della certificazione energetica 56157 Decorrenze applicative 56258 Norme tecniche di riferimento 562

6 SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO 563 7 PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO

CERTIFICAZIONE ENERGETICA 564 8 TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI

E TRASPARENTI 56881 Determinazione semplificata della trasmittanza

termica dei componenti opachi in edifici esistenti 568

82 Determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti 570

9 PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL TERRENO 571

10 DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI IMPIANTI 572

ELETTROTECNICA19 ELETTROTECNICA 1 ELETTROSTATICA 579

11 Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) 57912 Campo elettrico 57913 Linee di forza 57914 Intensitagrave di campo elettrico 57915 Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico

Tensione elettrica 58016 Teorema di Gauss Densitagrave superficiale 58217 Capacitagrave 58318 Condensatore 58319 Rigiditagrave dielettrica 585110 Energia immagazzinata da un condensatore

carico 585 2 CORRENTI CONTINUE 586

21 Corrente elettrica e densitagrave di corrente 58622 Resistenza e resistivitagrave 58623 Conduttanza e conduttivitagrave 58824 Legge di Ohm 58825 Caduta di tensione 58826 Circuito elettrico 58827 Convenzioni di segno 58828 Ordini di grandezza 58829 Bipoli elettrici 589210 Tipologie di generatori reali 591211 Circuiti in corrente continua 594212 Carica e scarica del condensatore 606213 Dualitagrave e analogie 608214 Energia Potenza Legge di Joule 609215 Rendimento 609216 Quadripoli 610

3 CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI 61431 Magneti naturali 61432 Induzione magnetica 61533 Isteresi magnetica 61634 Legge della circuitazione di Ampere 61635 Applicazione della legge di Ampere al

solenoide 61736 Flusso del vettore B e teorema di Gauss 617

INDICE GENERALE XI

37 Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa 617

38 Tensione magnetica o forza magnetomotrice 61739 Circuiti magnetici 618310 Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz 618311 Autoinduzione Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile 619312 Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze 619313 Espressioni del coefficiente di autoinduzione 619314 Mutua induzione 619315 Energia connessa con i campi magnetici 620316 Espressione del coefficiente di mutua induzione 621317 Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi 621318 Forza portante di un elettromagnete 621319 Fem indotta in un conduttore di lunghezza

l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocitagrave v 622

320 Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I 622

321 Azioni elettrodinamiche 623322 Correnti di Foucault 623

4 SEGNALI E FORME DrsquoONDA 62341 Generalitagrave 62342 Caratteristiche generali dei segnali 62343 Segnali di uso piugrave frequente 625

5 ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE 62851 Generalitagrave 62852 Bipoli puramente resistivi 62853 Bipoli puramente induttivi 62954 Bipoli puramente capacitivi 63055 Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie 63156 Ammettenza 63357 Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale 63558 Potenza in regime sinusoidale 63859 Rifasamento 639510 Potenza complessa Teorema di Boucherot

Potenza deformante 640511 Circuiti risonanti 640512 Adattamento di carico 646513 Adattamento drsquoimpedenza nei circuiti risonanti

parallelo 646 6 SISTEMI TRIFASE 648

61 Definizioni 64862 Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase 64863 Rifasamento di carico trifase 65264 Sistemi dissimmetrici 653

APPENDICE ndash FENOMENI TRANSITORINEI CIRCUITI ELETTRICI LINEARI 655

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1 IL CAMPO DELLE MISURE 671 2 ERRORI DI MISURA 671

21 La misura delle grandezze fisiche 67222 Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dellrsquoerrore 67223 Medie e scarti 673

3 STRUMENTI DI MISURA 67431 Strumenti analogici 674

32 Strumenti digitali 67533 Caratteristiche degli strumenti analogici 67634 Strumenti analogici di laboratorio 676

4 MISURE DI LABORATORIO 67941 Misure di corrente 67942 Misure di tensione 68043 Misure di potenza 68244 Misure di energia 68345 La misura della potenza nei sistemi trifase 684

5 STRUMENTI ELETTRONICI 68651 Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche 68652 Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua 68753 Le misure in corrente alternata 68854 Le misure di forti correnti e di alte tensioni 68955 Le misure di impedenza (o di ammettenza) 69056 Strumenti misuratori di impedenza 690

6 PROVA A VUOTO PROVA IN CORTOCIRCUITO RENDIMENTO DELLE MACCHINE ROTANTI 69461 Macchina asincrona 69462 Macchina sincrona 69663 Motori in corrente continua 698

7 MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE 70171 Introduzione 70172 Unitagrave e definizioni 70173 Metodi per la misura della potenza 70274 La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari 704 8 MISURE DI FREQUENZA PERIODO E FASE 705

81 Principio di funzionamento del contatore elettronico 705

82 I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde 706

83 Precisione delle misure con i contatori numerici 71084 Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo 71185 I contatori reciproci 711

9 ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI 71291 Introduzione 71292 Lrsquoanalizzatore di spettro 71293 Il generatore di inseguimento (tracking

generator) 71594 Glossario dei termini piugrave comuni riguardanti

lrsquouso dellrsquoanalizzatore di spettro 71595 Applicazioni dellrsquoanalizzatore di spettro 71696 Lrsquoanalizzatore di reti 71797 Confronto fra lrsquoanalizzatore di spettro e

lrsquoanalizzatore di reti 71910 MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE 719

101 Introduzione e definizione 719102 Misura del fattore di rumore o della cifra di

rumore 71911 OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE 721

111 Lrsquooscilloscopio analogico 721112 Lrsquooscilloscopio digitale 722113 Le sonde degli oscilloscopi 724

12 COMPATIBILITAgrave ELETTROMAGNETICA 725121 Introduzione 725122 I segnali di disturbo 725

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

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MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

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Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

IV

AUTORI

Beccari Mario Impianti per il trattamento e lo smaltimen-to dei rifiutiBonoli Alessandra Impatto ambientale bull Impianti per il trattamento e lo smaltimento dei rifiutiBonomo Mario IlluminotecnicaBorchi Emilio FisicaCabrucci Andrea Unitagrave di misuraCarfagni Monica Disegno tecnico bull Autocad 2DCarrara Gianfranco Disegno tecnicoCavalli Camilla Disegno tecnicoCavalli Maria Adelaide Disegno tecnicoCitti Paolo Sicurezza nei luoghi di lavoro strumenti e me-todi per lanalisi e la valutazione dei rischi bull Qualitagrave nel contesto industrialeDapporto Paolo ChimicaDi Gerlando Antonino Azionamenti con macchine elet-triche bull Macchine elettriche speciali bull Tecnologie elettricheDi Giuda Giuseppe Martino Impatto ambientale bull Im-pianti per il trattamento e lo smaltimento dei rifiutiFerrario Marco Lino Tecnologie informaticheGiorgetti Alessandro Qualitagrave nel contesto industrialeGrasso Francesco Energie rinnovabili bull Risparmio ed ef-ficienza energeticaGuidi Paolo Principi di economia e matematica finanzia-ria bull Azionamenti con macchine elettriche bull Trazione elet-trica bull Disegno elettrico ed elettronico bull Centrali di pro-duzione dellrsquoenergia elettrica bull Trasporto e produzione dellrsquoenergia elettrica bull Sistemi di acquisizione elabora-zione e distribuzione dati bull Sistemi di controllo analogici e digitali bull Impianti per lrsquoautomazione industriale bull Con-trollori logici programmabili (PLC) bull Fondamenti di ro-botica bull Elementi di domotica bull Software per lrsquoautomazio-ne industriale Laffi Maria Cristina Disegno tecnicoLamborghini Stefano Disegno tecnicoLandi Nedo Controllori logici programmabili (PLC) Liberatore Antonino Complementi di matematica bull Elet-trotecnica bull Macchine elettriche bull Disegno elettrico ed elet-tronico bull Elettronica analogicaLorusso Nicola Elettronica digitale bull Microprocessori e

microcontrollori bull Sistemi di acquisizione elaborazione e distribuzione dati Manetti Stefano Elettronica analogicaMarcheselli Licia Matematica bull Complementi di mate-matica bull Statistica e calcolo delle probabilitagraveMarini Mauro Matematica bull Complementi di matematica bull Statistica e calcolo delle probabilitagraveMariotti Alberto Controllori logici programmabili (PLC) Martini David Misure elettriche ed elettroniche Martini Pietro Misure elettriche ed elettroniche bull Tecno-logie elettriche bull Convertitori statici bull Elettronica analogicaMirandola Stefano Microprocessori e microcontrollori bull Elettronica analogicaMonti Michele Tecnologie industriali materiali e lavo-razioni bull Elettrotecnica bull Misure elettriche ed elettroniche bull Macchine elettriche bull Macchine elettriche speciali bull Motori a commutazione elettronica bull Tecnologie elettricheMonticelli Maurizio Energie rinnovabili bull Risparmio ed efficienza energetica bull Certificazione ed efficienza energe-tica degli edifici bull Impianti materiali e apparecchiature progettazioneNaldi Giovanni Unitagrave di misuraNesi Stefania ChimicaPagnotta Romano Impatto ambientalePallante Piero FisicaParretti Chiara Qualitagrave nel contesto industrialePatelli Stefano Principi di economia e matematica finan-ziariaPezzi Mario Elettrotecnica bull Macchine elettriche bull Mac-chine elettriche speciali bull Motori a commutazione elettro-nica bull Tecnologie elettrichePoggi Marco Unitagrave di misura bull Disegno tecnicoReatti Alberto Macchine elettriche bull Criteri di scelta del-le macchine elettriche e loro applicazioniSammarone Sergio Tecnologie industriali materiali e la-vorazioniTortoli Piero Elettronica analogicaVistoli Ivo Azionamenti con macchine elettriche bull Mac-chine elettriche speciali bull Tecnologie elettriche

V

INDICE GENERALE

DISCIPLINE PROPEDEUTICHE 1 MATEMATICA 1 GEOMETRIA 3

11 Formulario di geometria euclidea 312 Geometria analitica nel piano 613 Geometria analitica nello spazio 7

2 RICHIAMI DI ALGEBRA DEGLI INSIEMI 821 Principali operazioni 822 Principali relazioni 923 Proprietagrave di relazioni e operazioni 924 Principio di dualitagrave 1025 Teorema di De Morgan 1026 Operatori funzionalmente completi 1127 Introduzione allrsquoalgebra di Boole 11

3 STRUTTURE ALGEBRICHE 1231 Gruppo 1232 Campo 1333 Spazio vettoriale 1334 Applicazioni lineari 13

4 POTENZE DI NUMERI 13 5 RADICALI E OPERAZIONI SU DI ESSI 14 6 LOGARITMI DI NUMERI 15 7 POLINOMI 15

71 Generalitagrave 1572 Regola di Ruffini 1573 Massimo comune divisore 1674 Fattorizzazione 1675 Relazioni tra coefficienti e radici 16

8 EQUAZIONI E DISEQUAZIONI DI I E II GRADO 1781 Identitagrave ed equazioni 1782 Disequazioni 17

9 TRIGONOMETRIA 1891 Le funzioni goniometriche 1892 Le equazioni goniometriche 1893 Trigonometria piana 1894 Risoluzione delle figure piane 21

10 NUMERI COMPLESSI 21101 Definizione 21102 Forma algebrica 21103 Forma trigonometrica 26104 Forma esponenziale e formule di Eulero 26105 Radici 27

11 FUNZIONI REALI 27111 Generalitagrave 27112 Grafici di funzioni elementari 27113 Funzioni algebriche 30114 Funzioni razionali 30115 Funzioni monotone 30116 Funzione composta 31

117 Funzione inversa 31118 Limiti 31119 Teoremi sui limiti 331110 Limiti notevoli 341111 Infinitesimi e infiniti 341112 Funzioni continue 35

12 CALCOLO DIFFERENZIALE 36121 Derivate 36122 Regole di derivazione 37123 Derivate di funzioni elementari 37124 Derivata di funzione composta 37125 Teoremi sulle funzioni derivabili 37126 Massimi e minimi 38127 Forme indeterminate 39128 Derivate successive 40

13 CALCOLO INTEGRALE 40131 Primitive 40132 Regole di integrazione 40133 Integrazione di funzioni razionali 42134 Integrale definito definizione e proprietagrave 42135 Tavola di integrali definiti 43

14 SERIE 43141 Successioni 43142 Teoremi sui limiti 45143 Serie numeriche 45144 Criteri di convergenza 45145 Somma e prodotto di due serie 46146 Serie di potenze 47147 Serie di Taylor 48148 Sviluppi di funzioni elementari 48

15 EQUAZIONI DIFFERENZIALI 48151 Equazioni differenziali del primo ordine 48152 Equazioni differenziali lineari 51153 Equazioni lineari a coefficienti costanti 52154 Sistemi lineari 53

2 COMPLEMENTI DI MATEMATICA 1 MATRICI E SISTEMI LINEARI 55

11 Matrici 5512 Determinante 5513 Proprietagrave del determinante 5614 Operazioni tra matrici 5715 Matrice inversa e matrice aggiunta 5716 Matrice esponenziale 5817 Autovalori e autovettori 5818 Sistemi lineari 58

2 CRITERIO DI HURWITZ 59 3 STABILITAgrave DI UNA EQUAZIONE

DIFFERENZIALE 60 4 FUNZIONI DI PIUgrave VARIABILI 60

41 Derivate parziali 60

VI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

42 Derivata di funzione composta 6143 Analisi vettoriale 6244 Derivata direzionale 6245 Funzioni implicite 6246 Massimi e minimi 6347 Derivazione e integrazione 6348 Curve e integrale curvilineo 63

5 ANALISI COMPLESSA 6451 Funzioni elementari 6452 Funzioni analitiche 6553 Integrale 6554 Serie di Taylor e di Laurent 6655 Singolaritagrave 6656 Residui 6757 Funzioni reali positive 67

6 FUNZIONI DI BESSEL 6861 Gamma euleriana 6862 Funzioni di Bessel 68

7 ANALISI DI FOURIER 6871 Sviluppo in serie di Fourier

di funzioni periodiche 6872 Forma complessa dello sviluppo

in serie di Fourier 6973 Lrsquointegrale e la trasformata di Fourier 72

8 TRASFORMATA DI LAPLACE 7281 Generalitagrave 7282 Definizione di trasformata di Laplace 7283 Trasformata inversa 7384 Proprietagrave della trasformata 7385 Scomposizione in fratti semplici (frazionamento

parziale) Trasformata inversa 7686 Teorema del valore iniziale 7787 Teorema del valore finale 7788 Soluzioni delle equazioni integrodifferenziali 77

9 TRASFORMATA ZETA (Z) 7891 Premessa 7892 Definizioni 7893 Esempi di trasformata Z 7894 Proprietagrave della trasformata Z 7995 Convoluzione discreta 8096 Trasformata inversa 8097 Risoluzione di equazioni alle differenze 80

3 STATISTICA E CALCOLO DELLE PROBABILITAgrave 85

1 CALCOLO COMBINATORIO 8511 Permutazioni semplici 8512 Disposizioni semplici 8513 Combinazioni semplici Binomio di Newton 8514 Disposizioni con ripetizione 8615 Combinazioni con ripetizione 8616 Permutazioni con ripetizione Polinomio di

Leibnitz 86 2 STATISTICA 86

21 Popolazione carattere frequenza 8622 I dati statistici 8723 Gli indici di posizione centrale 8724 Gli indici di variabilitagrave 8725 I rapporti statistici 8726 Lrsquointerpolazione statistica 8727 La dipendenza la regressione e la correlazione 87

3 CALCOLO DELLE PROBABILITAgrave 8831 Gli eventi 88

32 La concezione classica della probabilitagrave 8833 La concezione statistica della probabilitagrave 8834 La concezione soggettiva della probabilitagrave 8835 Lrsquoimpostazione assiomatica della probabilitagrave 8936 La probabilitagrave della somma logica di eventi 8937 La probabilitagrave condizionata 8938 La probabilitagrave del prodotto logico di eventi 8939 Il problema delle prove ripetute 89310 Il teorema di Bayes 89311 I giochi aleatori 89312 Le variabili casuali discrete

e le distribuzioni di probabilitagrave 89313 I valori caratterizzanti una variabile

casuale discreta 90314 Le distribuzioni di probabilitagrave di uso frequente 90315 Le variabili casuali standardizzate 90316 Le variabili casuali continue 90

4 STATISTICA INFERENZIALE 9141 La popolazione e il campione 9142 I parametri della popolazione

e del campione 9243 La distribuzione della media campionaria 9244 Particolari distribuzioni campionarie 9245 Gli stimatori e le loro proprietagrave 9246 La stima puntuale 9247 La stima per intervallo della media 9348 La stima per intervallo della differenza fra due

medie 9349 La stima per intervallo di una percentuale 93410 La verifica delle ipotesi 94

5 TEORIA DEGLI ERRORI 9451 Generalitagrave 9452 Misurazioni eseguite con lo stesso

grado di precisione 9553 Misurazioni eseguite con diverso

grado di precisione 9654 Misurazioni indirette e

propagazione degli errori 96 4 UNITAgrave DI MISURA 1 GENERALITAgrave 99 2 GRANDEZZE FONDAMENTALI

E RELATIVE UNITAgrave 99 3 MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI 100

31 Esempi di applicazione 10032 Uso delle unitagrave SI e dei loro multipli e

sottomultipli 100 4 GRANDEZZE FISICHE E UNITAgrave DI MISURA 100 5 TABELLE DI CONVERSIONE 107 6 IMPIEGO DELLE TABELLE DI CONVERSIONE

DELLE UNITAgrave DI MISURA 11061 Premessa 11062 Note esplicative 110

5 FISICA 1 VETTORI 111

11 Grandezze scalari e vettoriali 11112 Somma e differenza di due vettori 11213 Prodotto scalare 11214 Prodotto vettoriale 112

2 CINEMATICA 11321 Cinematica del punto materiale 11322 Cinematica del corpo rigido 115

3 STATICA 115

INDICE GENERALE VII

31 Le forze 11532 Forze elastiche forza peso forze di attrito 11633 Condizioni per lrsquoequilibrio 117

4 DINAMICA 11841 Principio di inerzia e sistemi di riferimento

inerziali 11842 Secondo principio della dinamica per un punto

materiale 11843 Quantitagrave di moto di un punto materiale 11944 Lavoro di una forza e potenza 11945 Energia potenziale ed energia cinetica 12046 Conservazione dellrsquoenergia meccanica 12047 Principio di azione-reazione

e dinamica dei sistemi 12148 Dinamica del corpo rigido 12249 Gravitazione universale 124410 Moti armonici e periodici 125411 Problemi di urto 125

5 PROPRIETAgrave MECCANICHE DEI SOLIDI 126 6 FLUIDI 127

61 Pressione 12762 Statica dei fluidi 12863 Statica dellrsquoatmosfera 12864 Legge di Boyle e Mariotte 12965 Dinamica dei fluidi 129

7 TERMODINAMICA 13171 Temperatura 13272 Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi 13273 Equazione di stato 13374 Calore 13375 Cambiamenti di stato 13476 Trasmissione del calore 13677 Primo principio della termodinamica 13778 Secondo principio della termodinamica 137

8 CAMPO ELETTRICO 13981 La carica elettrica e le sue proprietagrave 13982 La Legge di Coulomb 13983 Campo elettrico e potenziale elettrico 14084 Corrente elettrica e leggi di Ohm 142

9 CAMPO MAGNETICO 14491 Induzione elettromagnetica 146

10 OTTICA 147101 Caratteristiche della radiazione luminosa 147102 Ottica geometrica 147103 Ottica fisica 151

11 ONDE 154111 Generalitagrave sulle onde 154112 Velocitagrave di propagazione delle onde 155113 Energia trasportata dalle onde 156114 Interferenza 156115 Onde stazionarie 156116 Battimenti 157117 Onde sonore ed Effetto Doppler 157

6 CHIMICA 1 CHIMICA GENERALE INORGANICA E

ORGANICA 15911 Atomo e sistema periodico degli elementi 15912 Legame chimico e composti chimici 16613 Reazioni chimiche e stechiometria 17614 Equilibri chimici 17715 Lrsquoenergia e la velocitagrave di reazione 18016 Ossidoriduzioni e Elettrochimica 182

17 Chimica nucleare 18518 Chimica inorganica 18719 Chimica organica 194

7 TECNOLOGIE INFORMATICHE 1 RAPPRESENTAZIONE NUMERICA

DELLrsquoINFORMAZIONE 20111 Le macchine e le informazioni 20112 Sistemi di numerazione 20113 Codifiche binarie 203

2 STRUTTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE 20921 Introduzione ai sistemi di elaborazione 20922 Strutture di memorizzazione dei dati 21123 Comunicazione fra elaboratori 213

3 PRINCIPALI SISTEMI OPERATIVI 21631 Windows 21632 Linux 22233 Android 22534 Mac OS X 22835 Altri sistemi operativi per dispositivi mobili 230

4 PRINCIPALI APPLICAZIONI 23341 Wordprocessor 23342 Fogli elettronici 23643 Visual Basic for Applications 24244 Presentazioni 25845 Altre applicazioni 259

8 DISEGNO TECNICO 1 NORME FONDAMENTALI 267

11 Formato dei fogli 26712 Tipi e grossezza delle linee 26713 Scale di rappresentazione 26814 Requisiti generali per la scrittura 275

2 COSTRUZIONI GEOMETRICHE 27521 Divisione di segmenti e di angoli 27522 Ovali e ovoli 27623 Le curve coniche 27624 Ellissi 27625 Parabole 27726 Iperboli 277

3 PRINCIPI GENERALI DI RAPPRESENTAZIONE 27831 Rappresentazione in proiezione ortogonale 27832 Rappresentazione in proiezione assonometrica 28033 Gli elementi fondamentali dellrsquoassonometria 28034 Sezioni 28035 Tratteggi 28236 Particolaritagrave di rappresentazione 28237 Quotatura 28238 Complessivi 288

9 AUTOCAD 2D 1 INTRODUZIONE 291 2 AMBIENTE DI LAVORO 291 3 IMMISSIONE DEI COMANDI 294 4 IMMISSIONE DI COORDINATE 295 5 CREAZIONE ORGANIZZAZIONE E

VISUALIZZAZIONE DEL DISEGNO 29551 Inizio di un nuovo disegno 29552 Unitagrave e formato dellrsquounitagrave di disegno 29653 Layer 29754 Spazio modello e spazio carta 29955 Strumenti per la visualizzazione 300

6 STRUMENTI DI DISEGNO 300 7 STRUMENTI DI MODIFICA 300

VIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

8 BLOCCHI 304 9 QUOTE E TESTI 309

91 Quote 30992 Stili di quota 30993 Testi 31294 Stili di testo 312

10 PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA FINANZIARIA

1 PRINCIPI DI ECONOMIA 31511 Bisogni beni utilitagrave 31512 La produzione 31613 Il mercato 31714 La moneta 31715 Caratteristiche della moneta 317

2 IMPRESA AZIENDA E SOCIETAgrave 31821 Enti economici 31822 Impresa 31823 Azienda 31924 Societagrave 32025 Organizzazione dellrsquoimpresa 32126 Fine dellrsquoimpresa 32227 Utile dellrsquoimpresa 322

3 CAPITOLATI E PREVENTIVI 32331 Contratto 32332 Capitolati 32433 Preventivi 325

4 MATEMATICA FINANZIARIA 32641 Interesse semplice 32642 Interesse composto 32643 Interesse convertibile 32744 Mutui 32845 Riparti 328

11 SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO STRUMENTI E METODI PER LrsquoANALISI E LA VALUTAZIONE DEI RISCHI

1 INTRODUZIONE 331 2 DEFINIZIONI 332 3 VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 4 MODALITAgrave DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 5 PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 334 6 INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI 335 7 STIMA DEI RISCHI 337 8 MISURE DI TUTELA 337 9 PROCEDURE STANDARDIZZATE PER

PICCOLE E MEDIE IMPRESE 34110 DISPOSITIVI DI PROTEZIONE

INDIVIDUALE 34412 QUALITAgrave NEL CONTESTO INDUSTRIALE 1 DEFINIZIONE DI QUALITAgrave 351 2 INNOVATORI DELLA QUALITAgrave 351 3 STORIA DELLA QUALITAgrave 351 4 NASCITA DELLE NORME ISO 9000 353 5 ITER DI CERTIFICAZIONE 356 6 DEFINIZIONE DEI REQUISITI E

ANALISI DEL CLIENTE 357 7 COSTI DELLA NON-QUALITAgrave 358 8 APPROCCIO PER PROCESSI 359 9 I SETTE STRUMENTI DELLA QUALITAgrave 360

91 Il diagramma causa-effetto 36092 La stratificazione dei dati 36193 Le schede di controllo 361

94 Istogramma 36395 I diagrammi di correlazione 36596 Diagramma di Pareto 365

10 CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITAgrave 366101 La capacitagrave di processo 367102 Le carte di controllo 368

13 TECNOLOGIA INDUSTRIALE 1 PROPRIETAgrave DEI MATERIALI 373

11 Tipi di materiali 37312 Tipi di proprietagrave 373

2 PROVE DI LABORATORIO 37721 Relazione sollecitazione-deformazione 37722 Prova di resistenza a trazione 37723 Prova di resistenza a compressione 37724 Prova di resistenza a flessione 37825 Prova di resistenza a torsione 37826 Prova di resistenza a taglio 37827 Prova di resilienza Charpy 37828 Prove di durezza 378

3 FERRO E SUE LEGHE 38031 Ferro 38032 Il processo siderurgico 38033 Il diagramma di stato delle leghe FendashC 38134 Ghisa 38135 Acciaio 383

4 MATERIALI METALLICI NON FERROSI 38641 Alluminio e sue leghe 38642 Rame e sue leghe 38643 Magnesio e sue leghe 38744 Altri elementi 38745 Sinterizzati 388

5 MATERIALI NATURALI 38851 Legno 38852 Rocce 39053 Materiali per costruzioni 39154 Ceramiche 39155 Vetro 391

6 RESINE SINTETICHE 39161 Resine termoplastiche 39162 Resine termoindurenti 391

7 MATERIALI COMPOSITI 39271 Cemento armato 39272 Compositi sintetici 392

8 ALTRI MATERIALI 39281 Abrasivi 39282 Acidi 39283 Combustibili 39284 Detergenti 39285 Fibre tessili 39286 Lubrificanti 39387 Protettivi 39388 Refrattari 393

9 CICLO DI LAVORAZIONE 39391 Metodi di lavorazione 39392 Foglio di lavorazione 39393 Tracciatura 394

10 LAVORAZIONI AL BANCO 394101 Fissaggio del pezzo 394102 Criteri di sicurezza per le lavorazioni 394103 Tipi di lavorazione 394104 Taglio 394105 Limatura 395

INDICE GENERALE IX

106 Piallatura 395107 Foratura 396108 Alesatura 397109 Levigatura 3971010 Piegatura 398

11 LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI 398111 Tornitura 398112 Fresatura 401113 Rettificatura 404

12 COLLEGAMENTI 404121 Tipi di collegamenti 404122 Filettatura 404123 Incastri 405124 Saldatura 407

13 TRATTAMENTI TERMICI 409131 Ciclo termico 409132 Tempra 410133 Rinvenimento 410134 Bonifica 410135 Ricottura 410136 Normalizzazione 411137 Cementazione 411138 Nitrurazione 411

14 AUTOMAZIONE 411141 Macchine a controllo numerico 411142 Centri di lavoro 412143 Robot 413

14 IMPATTO AMBIENTALE 1 ALTERAZIONE DEI SISTEMI ORIGINE DEGLI

INQUINANTI 41511 Generalitagrave 41512 Lrsquoinquinamento atmosferico 41513 Inquinamento del suolo e del sottosuolo 41714 Inquinamento delle acque 418

2 BASI NORMATIVE PER LA TUTELA DEL PATRIMONIO AMBIENTALE VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE 42121 La Valutazione di Impatto Ambientale 42122 La tutela della qualitagrave dellrsquoaria 42323 Tutela del suolo 42424 Tutela delle acque 424

15 IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO E LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI

1 PREMESSA 42711 Definizione e classificazione dei rifiuti 42712 La scala di prioritagrave dellrsquoUnione Europea 42813 Produzione e caratteristiche dei rifiuti urbani 42914 Produzione e caratteristiche dei rifiuti speciali e

dei rifiuti pericolosi 431 2 GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI 431

21 Raccolta differenziata e riciclo 43122 Compostaggio 43223 Selezione e Trattamento Meccanico Biologico

(TMB) 43524 Il combustibile da rifiuto (CDR) e il combustibile

solido secondario (CSS) 43725 Incenerimento 43926 Discarica 440

APPENDICE 1 ndash ESEMPI DI PROCEDURA DI GESTIONE DI UN RIFIUTO SPECIALE 445

APPENDICE 2 ndash IL SISTRI 451

16 ENERGIE RINNOVABILI 1 INTRODUZIONE 453

11 Richiesta di energia primaria nel mondo 45312 Bilancio elettrico italiano 45313 Le energie rinnovabili dati attuali e potenzialitagrave

di sviluppo 45314 I limiti delle energie rinnovabili 45415 Accumulo dellrsquoenergia elettrica 45416 Riserve di energia primaria fossile

accertate e costi 45617 Costo di produzione dellrsquoenergia da

fonti rinnovabili 45618 Incentivi contributi e finanziamenti la

legislazione nazionale e comunitaria 45819 Ritorno energetico sullrsquoinvestimento energetico 460

2 SOLARE FOTOVOLTAICO 46021 Descrizione del fenomeno fisico 46022 Forme e tecnologie costruttive 46223 Descrizione e componenti del sistema 46324 Funzionamento in isola e in rete 46525 Dimensionamento 46626 Aspetti tecnici e normativi per lrsquoinstallazione 47027 Esempio di dimensionamento di un

impianto fotovoltaico da 3 kW 470 3 ENERGIA IDROELETTRICA 471

31 Descrizione della risorsa idrica 47132 Tecnologie attuali 47333 Modalitagrave realizzative per impianti idroelettrici 47334 Aspetti tecnici e normativi 47635 Esempi di impianti mini-idro 477

4 ENERGIA EOLICA 47741 Descrizione della risorsa eolica 47742 Calcolo della massima potenza 47943 Tecnologie attuali e forme costruttive 47944 Scelta del sito e studio anemologico 48045 Studio di fattibilitagrave 48046 Impatto ambientale 48147 Esempio di impianto 481

5 BIOMASSE 48251 Il principio fisico 48252 Classificazione delle biomasse per uso energetico 48353 Calcolo della disponibilitagrave di biomasse 48354 Calcolo del potenziale energetico

delle biomasse 48355 Il potere calorifico 48456 I processi di conversione energetica 48557 Le filiere di conversione energetica 48658 Tipologie di impianto e componenti

caratterizzanti 48659 Dati e caratteristiche delle caldaie e dei generatori

alimentati a biomasse 488 6 ENERGIA GEOTERMICA 488

61 Introduzione 48862 Le pompe di calore geotermiche 48963 Definizione di EER e COP 49064 Scambiatori geotermici 49165 Principali componenti 49166 La progettazione di un impianto geotermico 49267 Esempio di calcolo 494

7 ALTRE FONTI RINNOVABILI 49571 Energia da maree e moto ondoso 49572 Solare termico 49573 Solare termodinamico 497

X Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

74 Sistemi ibridi 498 8 ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E

MISURA DELLrsquoENERGIA 49881 Misura dellrsquoenergia elettrica prodotta 499

17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA 1 INTRODUZIONE 503

11 Il ruolo del risparmio e dellrsquoefficienza energetica 50312 La legislazione europea 50513 La legislazione finanziaria per il risparmio

energetico 50514 Titoli di efficienza energetica (TEE) 51015 Emission Trading e protocollo di Kyoto 512

2 CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO DELLrsquoENERGY MANAGER 51321 Contratto di servizio energia 51322 Ruolo dellrsquoenergy manager 513

3 SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL CALORE 51431 Descrizione generale dei sistemi cogenerativi 51432 Funzionamento e vantaggi della cogenerazione 51433 Tipologie impiantistiche di cogenerazione 51534 Recupero del calore in energia elettrica 51635 Recupero del calore in energia frigorifera 516

4 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI 51841 Sistemi di riscaldamento e di condizionamento 51842 I combustibili 51943 Generatori di energia termica 51944 Elementi radiantidiffondenti 52345 Controllo regolazione e contabilizzazione 524

5 RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA DEGLI ELETTRODOMESTICI 526

6 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NELLrsquoILLUMINAZIONE 52761 Energia ed efficienza luminosa 52762 Sorgenti di luce tradizionali e a LED 52863 La tecnologia LED principio di funzionamento e

criticitagrave 52818 CERTIFICAZIONE ED

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 1 INTRODUZIONE 533 2 DEFINIZIONI 534

21 Definizioni e indirizzi generali 53422 Parametri ed elementi per i calcoli 53523 Tipologia di interventi 53624 Altre definizioni 536

3 RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA AMBITI DI INTERVENTO FINALITAgrave E MODALITAgrave OPERATIVE 537

4 CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI 53741 Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di

intervento e della categoria dellrsquoedificio 53742 Calcolo della trasmittanza termica 53743 Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili 552

5 CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI 55651 Introduzione 55652 Finalitagrave e campo di applicazione del Sistema

nazionale di certificazione degli edifici 56053 Prestazione e classi energetiche degli edifici 560

54 Metodologie di calcolo 56055 Ruolo e competenze del Certificatore energetico 56156 Validitagrave temporale della certificazione energetica 56157 Decorrenze applicative 56258 Norme tecniche di riferimento 562

6 SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO 563 7 PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO

CERTIFICAZIONE ENERGETICA 564 8 TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI

E TRASPARENTI 56881 Determinazione semplificata della trasmittanza

termica dei componenti opachi in edifici esistenti 568

82 Determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti 570

9 PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL TERRENO 571

10 DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI IMPIANTI 572

ELETTROTECNICA19 ELETTROTECNICA 1 ELETTROSTATICA 579

11 Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) 57912 Campo elettrico 57913 Linee di forza 57914 Intensitagrave di campo elettrico 57915 Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico

Tensione elettrica 58016 Teorema di Gauss Densitagrave superficiale 58217 Capacitagrave 58318 Condensatore 58319 Rigiditagrave dielettrica 585110 Energia immagazzinata da un condensatore

carico 585 2 CORRENTI CONTINUE 586

21 Corrente elettrica e densitagrave di corrente 58622 Resistenza e resistivitagrave 58623 Conduttanza e conduttivitagrave 58824 Legge di Ohm 58825 Caduta di tensione 58826 Circuito elettrico 58827 Convenzioni di segno 58828 Ordini di grandezza 58829 Bipoli elettrici 589210 Tipologie di generatori reali 591211 Circuiti in corrente continua 594212 Carica e scarica del condensatore 606213 Dualitagrave e analogie 608214 Energia Potenza Legge di Joule 609215 Rendimento 609216 Quadripoli 610

3 CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI 61431 Magneti naturali 61432 Induzione magnetica 61533 Isteresi magnetica 61634 Legge della circuitazione di Ampere 61635 Applicazione della legge di Ampere al

solenoide 61736 Flusso del vettore B e teorema di Gauss 617

INDICE GENERALE XI

37 Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa 617

38 Tensione magnetica o forza magnetomotrice 61739 Circuiti magnetici 618310 Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz 618311 Autoinduzione Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile 619312 Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze 619313 Espressioni del coefficiente di autoinduzione 619314 Mutua induzione 619315 Energia connessa con i campi magnetici 620316 Espressione del coefficiente di mutua induzione 621317 Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi 621318 Forza portante di un elettromagnete 621319 Fem indotta in un conduttore di lunghezza

l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocitagrave v 622

320 Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I 622

321 Azioni elettrodinamiche 623322 Correnti di Foucault 623

4 SEGNALI E FORME DrsquoONDA 62341 Generalitagrave 62342 Caratteristiche generali dei segnali 62343 Segnali di uso piugrave frequente 625

5 ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE 62851 Generalitagrave 62852 Bipoli puramente resistivi 62853 Bipoli puramente induttivi 62954 Bipoli puramente capacitivi 63055 Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie 63156 Ammettenza 63357 Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale 63558 Potenza in regime sinusoidale 63859 Rifasamento 639510 Potenza complessa Teorema di Boucherot

Potenza deformante 640511 Circuiti risonanti 640512 Adattamento di carico 646513 Adattamento drsquoimpedenza nei circuiti risonanti

parallelo 646 6 SISTEMI TRIFASE 648

61 Definizioni 64862 Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase 64863 Rifasamento di carico trifase 65264 Sistemi dissimmetrici 653

APPENDICE ndash FENOMENI TRANSITORINEI CIRCUITI ELETTRICI LINEARI 655

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1 IL CAMPO DELLE MISURE 671 2 ERRORI DI MISURA 671

21 La misura delle grandezze fisiche 67222 Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dellrsquoerrore 67223 Medie e scarti 673

3 STRUMENTI DI MISURA 67431 Strumenti analogici 674

32 Strumenti digitali 67533 Caratteristiche degli strumenti analogici 67634 Strumenti analogici di laboratorio 676

4 MISURE DI LABORATORIO 67941 Misure di corrente 67942 Misure di tensione 68043 Misure di potenza 68244 Misure di energia 68345 La misura della potenza nei sistemi trifase 684

5 STRUMENTI ELETTRONICI 68651 Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche 68652 Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua 68753 Le misure in corrente alternata 68854 Le misure di forti correnti e di alte tensioni 68955 Le misure di impedenza (o di ammettenza) 69056 Strumenti misuratori di impedenza 690

6 PROVA A VUOTO PROVA IN CORTOCIRCUITO RENDIMENTO DELLE MACCHINE ROTANTI 69461 Macchina asincrona 69462 Macchina sincrona 69663 Motori in corrente continua 698

7 MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE 70171 Introduzione 70172 Unitagrave e definizioni 70173 Metodi per la misura della potenza 70274 La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari 704 8 MISURE DI FREQUENZA PERIODO E FASE 705

81 Principio di funzionamento del contatore elettronico 705

82 I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde 706

83 Precisione delle misure con i contatori numerici 71084 Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo 71185 I contatori reciproci 711

9 ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI 71291 Introduzione 71292 Lrsquoanalizzatore di spettro 71293 Il generatore di inseguimento (tracking

generator) 71594 Glossario dei termini piugrave comuni riguardanti

lrsquouso dellrsquoanalizzatore di spettro 71595 Applicazioni dellrsquoanalizzatore di spettro 71696 Lrsquoanalizzatore di reti 71797 Confronto fra lrsquoanalizzatore di spettro e

lrsquoanalizzatore di reti 71910 MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE 719

101 Introduzione e definizione 719102 Misura del fattore di rumore o della cifra di

rumore 71911 OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE 721

111 Lrsquooscilloscopio analogico 721112 Lrsquooscilloscopio digitale 722113 Le sonde degli oscilloscopi 724

12 COMPATIBILITAgrave ELETTROMAGNETICA 725121 Introduzione 725122 I segnali di disturbo 725

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

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MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

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9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

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articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

V

INDICE GENERALE

DISCIPLINE PROPEDEUTICHE 1 MATEMATICA 1 GEOMETRIA 3

11 Formulario di geometria euclidea 312 Geometria analitica nel piano 613 Geometria analitica nello spazio 7

2 RICHIAMI DI ALGEBRA DEGLI INSIEMI 821 Principali operazioni 822 Principali relazioni 923 Proprietagrave di relazioni e operazioni 924 Principio di dualitagrave 1025 Teorema di De Morgan 1026 Operatori funzionalmente completi 1127 Introduzione allrsquoalgebra di Boole 11

3 STRUTTURE ALGEBRICHE 1231 Gruppo 1232 Campo 1333 Spazio vettoriale 1334 Applicazioni lineari 13

4 POTENZE DI NUMERI 13 5 RADICALI E OPERAZIONI SU DI ESSI 14 6 LOGARITMI DI NUMERI 15 7 POLINOMI 15

71 Generalitagrave 1572 Regola di Ruffini 1573 Massimo comune divisore 1674 Fattorizzazione 1675 Relazioni tra coefficienti e radici 16

8 EQUAZIONI E DISEQUAZIONI DI I E II GRADO 1781 Identitagrave ed equazioni 1782 Disequazioni 17

9 TRIGONOMETRIA 1891 Le funzioni goniometriche 1892 Le equazioni goniometriche 1893 Trigonometria piana 1894 Risoluzione delle figure piane 21

10 NUMERI COMPLESSI 21101 Definizione 21102 Forma algebrica 21103 Forma trigonometrica 26104 Forma esponenziale e formule di Eulero 26105 Radici 27

11 FUNZIONI REALI 27111 Generalitagrave 27112 Grafici di funzioni elementari 27113 Funzioni algebriche 30114 Funzioni razionali 30115 Funzioni monotone 30116 Funzione composta 31

117 Funzione inversa 31118 Limiti 31119 Teoremi sui limiti 331110 Limiti notevoli 341111 Infinitesimi e infiniti 341112 Funzioni continue 35

12 CALCOLO DIFFERENZIALE 36121 Derivate 36122 Regole di derivazione 37123 Derivate di funzioni elementari 37124 Derivata di funzione composta 37125 Teoremi sulle funzioni derivabili 37126 Massimi e minimi 38127 Forme indeterminate 39128 Derivate successive 40

13 CALCOLO INTEGRALE 40131 Primitive 40132 Regole di integrazione 40133 Integrazione di funzioni razionali 42134 Integrale definito definizione e proprietagrave 42135 Tavola di integrali definiti 43

14 SERIE 43141 Successioni 43142 Teoremi sui limiti 45143 Serie numeriche 45144 Criteri di convergenza 45145 Somma e prodotto di due serie 46146 Serie di potenze 47147 Serie di Taylor 48148 Sviluppi di funzioni elementari 48

15 EQUAZIONI DIFFERENZIALI 48151 Equazioni differenziali del primo ordine 48152 Equazioni differenziali lineari 51153 Equazioni lineari a coefficienti costanti 52154 Sistemi lineari 53

2 COMPLEMENTI DI MATEMATICA 1 MATRICI E SISTEMI LINEARI 55

11 Matrici 5512 Determinante 5513 Proprietagrave del determinante 5614 Operazioni tra matrici 5715 Matrice inversa e matrice aggiunta 5716 Matrice esponenziale 5817 Autovalori e autovettori 5818 Sistemi lineari 58

2 CRITERIO DI HURWITZ 59 3 STABILITAgrave DI UNA EQUAZIONE

DIFFERENZIALE 60 4 FUNZIONI DI PIUgrave VARIABILI 60

41 Derivate parziali 60

VI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

42 Derivata di funzione composta 6143 Analisi vettoriale 6244 Derivata direzionale 6245 Funzioni implicite 6246 Massimi e minimi 6347 Derivazione e integrazione 6348 Curve e integrale curvilineo 63

5 ANALISI COMPLESSA 6451 Funzioni elementari 6452 Funzioni analitiche 6553 Integrale 6554 Serie di Taylor e di Laurent 6655 Singolaritagrave 6656 Residui 6757 Funzioni reali positive 67

6 FUNZIONI DI BESSEL 6861 Gamma euleriana 6862 Funzioni di Bessel 68

7 ANALISI DI FOURIER 6871 Sviluppo in serie di Fourier

di funzioni periodiche 6872 Forma complessa dello sviluppo

in serie di Fourier 6973 Lrsquointegrale e la trasformata di Fourier 72

8 TRASFORMATA DI LAPLACE 7281 Generalitagrave 7282 Definizione di trasformata di Laplace 7283 Trasformata inversa 7384 Proprietagrave della trasformata 7385 Scomposizione in fratti semplici (frazionamento

parziale) Trasformata inversa 7686 Teorema del valore iniziale 7787 Teorema del valore finale 7788 Soluzioni delle equazioni integrodifferenziali 77

9 TRASFORMATA ZETA (Z) 7891 Premessa 7892 Definizioni 7893 Esempi di trasformata Z 7894 Proprietagrave della trasformata Z 7995 Convoluzione discreta 8096 Trasformata inversa 8097 Risoluzione di equazioni alle differenze 80

3 STATISTICA E CALCOLO DELLE PROBABILITAgrave 85

1 CALCOLO COMBINATORIO 8511 Permutazioni semplici 8512 Disposizioni semplici 8513 Combinazioni semplici Binomio di Newton 8514 Disposizioni con ripetizione 8615 Combinazioni con ripetizione 8616 Permutazioni con ripetizione Polinomio di

Leibnitz 86 2 STATISTICA 86

21 Popolazione carattere frequenza 8622 I dati statistici 8723 Gli indici di posizione centrale 8724 Gli indici di variabilitagrave 8725 I rapporti statistici 8726 Lrsquointerpolazione statistica 8727 La dipendenza la regressione e la correlazione 87

3 CALCOLO DELLE PROBABILITAgrave 8831 Gli eventi 88

32 La concezione classica della probabilitagrave 8833 La concezione statistica della probabilitagrave 8834 La concezione soggettiva della probabilitagrave 8835 Lrsquoimpostazione assiomatica della probabilitagrave 8936 La probabilitagrave della somma logica di eventi 8937 La probabilitagrave condizionata 8938 La probabilitagrave del prodotto logico di eventi 8939 Il problema delle prove ripetute 89310 Il teorema di Bayes 89311 I giochi aleatori 89312 Le variabili casuali discrete

e le distribuzioni di probabilitagrave 89313 I valori caratterizzanti una variabile

casuale discreta 90314 Le distribuzioni di probabilitagrave di uso frequente 90315 Le variabili casuali standardizzate 90316 Le variabili casuali continue 90

4 STATISTICA INFERENZIALE 9141 La popolazione e il campione 9142 I parametri della popolazione

e del campione 9243 La distribuzione della media campionaria 9244 Particolari distribuzioni campionarie 9245 Gli stimatori e le loro proprietagrave 9246 La stima puntuale 9247 La stima per intervallo della media 9348 La stima per intervallo della differenza fra due

medie 9349 La stima per intervallo di una percentuale 93410 La verifica delle ipotesi 94

5 TEORIA DEGLI ERRORI 9451 Generalitagrave 9452 Misurazioni eseguite con lo stesso

grado di precisione 9553 Misurazioni eseguite con diverso

grado di precisione 9654 Misurazioni indirette e

propagazione degli errori 96 4 UNITAgrave DI MISURA 1 GENERALITAgrave 99 2 GRANDEZZE FONDAMENTALI

E RELATIVE UNITAgrave 99 3 MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI 100

31 Esempi di applicazione 10032 Uso delle unitagrave SI e dei loro multipli e

sottomultipli 100 4 GRANDEZZE FISICHE E UNITAgrave DI MISURA 100 5 TABELLE DI CONVERSIONE 107 6 IMPIEGO DELLE TABELLE DI CONVERSIONE

DELLE UNITAgrave DI MISURA 11061 Premessa 11062 Note esplicative 110

5 FISICA 1 VETTORI 111

11 Grandezze scalari e vettoriali 11112 Somma e differenza di due vettori 11213 Prodotto scalare 11214 Prodotto vettoriale 112

2 CINEMATICA 11321 Cinematica del punto materiale 11322 Cinematica del corpo rigido 115

3 STATICA 115

INDICE GENERALE VII

31 Le forze 11532 Forze elastiche forza peso forze di attrito 11633 Condizioni per lrsquoequilibrio 117

4 DINAMICA 11841 Principio di inerzia e sistemi di riferimento

inerziali 11842 Secondo principio della dinamica per un punto

materiale 11843 Quantitagrave di moto di un punto materiale 11944 Lavoro di una forza e potenza 11945 Energia potenziale ed energia cinetica 12046 Conservazione dellrsquoenergia meccanica 12047 Principio di azione-reazione

e dinamica dei sistemi 12148 Dinamica del corpo rigido 12249 Gravitazione universale 124410 Moti armonici e periodici 125411 Problemi di urto 125

5 PROPRIETAgrave MECCANICHE DEI SOLIDI 126 6 FLUIDI 127

61 Pressione 12762 Statica dei fluidi 12863 Statica dellrsquoatmosfera 12864 Legge di Boyle e Mariotte 12965 Dinamica dei fluidi 129

7 TERMODINAMICA 13171 Temperatura 13272 Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi 13273 Equazione di stato 13374 Calore 13375 Cambiamenti di stato 13476 Trasmissione del calore 13677 Primo principio della termodinamica 13778 Secondo principio della termodinamica 137

8 CAMPO ELETTRICO 13981 La carica elettrica e le sue proprietagrave 13982 La Legge di Coulomb 13983 Campo elettrico e potenziale elettrico 14084 Corrente elettrica e leggi di Ohm 142

9 CAMPO MAGNETICO 14491 Induzione elettromagnetica 146

10 OTTICA 147101 Caratteristiche della radiazione luminosa 147102 Ottica geometrica 147103 Ottica fisica 151

11 ONDE 154111 Generalitagrave sulle onde 154112 Velocitagrave di propagazione delle onde 155113 Energia trasportata dalle onde 156114 Interferenza 156115 Onde stazionarie 156116 Battimenti 157117 Onde sonore ed Effetto Doppler 157

6 CHIMICA 1 CHIMICA GENERALE INORGANICA E

ORGANICA 15911 Atomo e sistema periodico degli elementi 15912 Legame chimico e composti chimici 16613 Reazioni chimiche e stechiometria 17614 Equilibri chimici 17715 Lrsquoenergia e la velocitagrave di reazione 18016 Ossidoriduzioni e Elettrochimica 182

17 Chimica nucleare 18518 Chimica inorganica 18719 Chimica organica 194

7 TECNOLOGIE INFORMATICHE 1 RAPPRESENTAZIONE NUMERICA

DELLrsquoINFORMAZIONE 20111 Le macchine e le informazioni 20112 Sistemi di numerazione 20113 Codifiche binarie 203

2 STRUTTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE 20921 Introduzione ai sistemi di elaborazione 20922 Strutture di memorizzazione dei dati 21123 Comunicazione fra elaboratori 213

3 PRINCIPALI SISTEMI OPERATIVI 21631 Windows 21632 Linux 22233 Android 22534 Mac OS X 22835 Altri sistemi operativi per dispositivi mobili 230

4 PRINCIPALI APPLICAZIONI 23341 Wordprocessor 23342 Fogli elettronici 23643 Visual Basic for Applications 24244 Presentazioni 25845 Altre applicazioni 259

8 DISEGNO TECNICO 1 NORME FONDAMENTALI 267

11 Formato dei fogli 26712 Tipi e grossezza delle linee 26713 Scale di rappresentazione 26814 Requisiti generali per la scrittura 275

2 COSTRUZIONI GEOMETRICHE 27521 Divisione di segmenti e di angoli 27522 Ovali e ovoli 27623 Le curve coniche 27624 Ellissi 27625 Parabole 27726 Iperboli 277

3 PRINCIPI GENERALI DI RAPPRESENTAZIONE 27831 Rappresentazione in proiezione ortogonale 27832 Rappresentazione in proiezione assonometrica 28033 Gli elementi fondamentali dellrsquoassonometria 28034 Sezioni 28035 Tratteggi 28236 Particolaritagrave di rappresentazione 28237 Quotatura 28238 Complessivi 288

9 AUTOCAD 2D 1 INTRODUZIONE 291 2 AMBIENTE DI LAVORO 291 3 IMMISSIONE DEI COMANDI 294 4 IMMISSIONE DI COORDINATE 295 5 CREAZIONE ORGANIZZAZIONE E

VISUALIZZAZIONE DEL DISEGNO 29551 Inizio di un nuovo disegno 29552 Unitagrave e formato dellrsquounitagrave di disegno 29653 Layer 29754 Spazio modello e spazio carta 29955 Strumenti per la visualizzazione 300

6 STRUMENTI DI DISEGNO 300 7 STRUMENTI DI MODIFICA 300

VIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

8 BLOCCHI 304 9 QUOTE E TESTI 309

91 Quote 30992 Stili di quota 30993 Testi 31294 Stili di testo 312

10 PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA FINANZIARIA

1 PRINCIPI DI ECONOMIA 31511 Bisogni beni utilitagrave 31512 La produzione 31613 Il mercato 31714 La moneta 31715 Caratteristiche della moneta 317

2 IMPRESA AZIENDA E SOCIETAgrave 31821 Enti economici 31822 Impresa 31823 Azienda 31924 Societagrave 32025 Organizzazione dellrsquoimpresa 32126 Fine dellrsquoimpresa 32227 Utile dellrsquoimpresa 322

3 CAPITOLATI E PREVENTIVI 32331 Contratto 32332 Capitolati 32433 Preventivi 325

4 MATEMATICA FINANZIARIA 32641 Interesse semplice 32642 Interesse composto 32643 Interesse convertibile 32744 Mutui 32845 Riparti 328

11 SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO STRUMENTI E METODI PER LrsquoANALISI E LA VALUTAZIONE DEI RISCHI

1 INTRODUZIONE 331 2 DEFINIZIONI 332 3 VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 4 MODALITAgrave DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 5 PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 334 6 INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI 335 7 STIMA DEI RISCHI 337 8 MISURE DI TUTELA 337 9 PROCEDURE STANDARDIZZATE PER

PICCOLE E MEDIE IMPRESE 34110 DISPOSITIVI DI PROTEZIONE

INDIVIDUALE 34412 QUALITAgrave NEL CONTESTO INDUSTRIALE 1 DEFINIZIONE DI QUALITAgrave 351 2 INNOVATORI DELLA QUALITAgrave 351 3 STORIA DELLA QUALITAgrave 351 4 NASCITA DELLE NORME ISO 9000 353 5 ITER DI CERTIFICAZIONE 356 6 DEFINIZIONE DEI REQUISITI E

ANALISI DEL CLIENTE 357 7 COSTI DELLA NON-QUALITAgrave 358 8 APPROCCIO PER PROCESSI 359 9 I SETTE STRUMENTI DELLA QUALITAgrave 360

91 Il diagramma causa-effetto 36092 La stratificazione dei dati 36193 Le schede di controllo 361

94 Istogramma 36395 I diagrammi di correlazione 36596 Diagramma di Pareto 365

10 CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITAgrave 366101 La capacitagrave di processo 367102 Le carte di controllo 368

13 TECNOLOGIA INDUSTRIALE 1 PROPRIETAgrave DEI MATERIALI 373

11 Tipi di materiali 37312 Tipi di proprietagrave 373

2 PROVE DI LABORATORIO 37721 Relazione sollecitazione-deformazione 37722 Prova di resistenza a trazione 37723 Prova di resistenza a compressione 37724 Prova di resistenza a flessione 37825 Prova di resistenza a torsione 37826 Prova di resistenza a taglio 37827 Prova di resilienza Charpy 37828 Prove di durezza 378

3 FERRO E SUE LEGHE 38031 Ferro 38032 Il processo siderurgico 38033 Il diagramma di stato delle leghe FendashC 38134 Ghisa 38135 Acciaio 383

4 MATERIALI METALLICI NON FERROSI 38641 Alluminio e sue leghe 38642 Rame e sue leghe 38643 Magnesio e sue leghe 38744 Altri elementi 38745 Sinterizzati 388

5 MATERIALI NATURALI 38851 Legno 38852 Rocce 39053 Materiali per costruzioni 39154 Ceramiche 39155 Vetro 391

6 RESINE SINTETICHE 39161 Resine termoplastiche 39162 Resine termoindurenti 391

7 MATERIALI COMPOSITI 39271 Cemento armato 39272 Compositi sintetici 392

8 ALTRI MATERIALI 39281 Abrasivi 39282 Acidi 39283 Combustibili 39284 Detergenti 39285 Fibre tessili 39286 Lubrificanti 39387 Protettivi 39388 Refrattari 393

9 CICLO DI LAVORAZIONE 39391 Metodi di lavorazione 39392 Foglio di lavorazione 39393 Tracciatura 394

10 LAVORAZIONI AL BANCO 394101 Fissaggio del pezzo 394102 Criteri di sicurezza per le lavorazioni 394103 Tipi di lavorazione 394104 Taglio 394105 Limatura 395

INDICE GENERALE IX

106 Piallatura 395107 Foratura 396108 Alesatura 397109 Levigatura 3971010 Piegatura 398

11 LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI 398111 Tornitura 398112 Fresatura 401113 Rettificatura 404

12 COLLEGAMENTI 404121 Tipi di collegamenti 404122 Filettatura 404123 Incastri 405124 Saldatura 407

13 TRATTAMENTI TERMICI 409131 Ciclo termico 409132 Tempra 410133 Rinvenimento 410134 Bonifica 410135 Ricottura 410136 Normalizzazione 411137 Cementazione 411138 Nitrurazione 411

14 AUTOMAZIONE 411141 Macchine a controllo numerico 411142 Centri di lavoro 412143 Robot 413

14 IMPATTO AMBIENTALE 1 ALTERAZIONE DEI SISTEMI ORIGINE DEGLI

INQUINANTI 41511 Generalitagrave 41512 Lrsquoinquinamento atmosferico 41513 Inquinamento del suolo e del sottosuolo 41714 Inquinamento delle acque 418

2 BASI NORMATIVE PER LA TUTELA DEL PATRIMONIO AMBIENTALE VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE 42121 La Valutazione di Impatto Ambientale 42122 La tutela della qualitagrave dellrsquoaria 42323 Tutela del suolo 42424 Tutela delle acque 424

15 IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO E LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI

1 PREMESSA 42711 Definizione e classificazione dei rifiuti 42712 La scala di prioritagrave dellrsquoUnione Europea 42813 Produzione e caratteristiche dei rifiuti urbani 42914 Produzione e caratteristiche dei rifiuti speciali e

dei rifiuti pericolosi 431 2 GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI 431

21 Raccolta differenziata e riciclo 43122 Compostaggio 43223 Selezione e Trattamento Meccanico Biologico

(TMB) 43524 Il combustibile da rifiuto (CDR) e il combustibile

solido secondario (CSS) 43725 Incenerimento 43926 Discarica 440

APPENDICE 1 ndash ESEMPI DI PROCEDURA DI GESTIONE DI UN RIFIUTO SPECIALE 445

APPENDICE 2 ndash IL SISTRI 451

16 ENERGIE RINNOVABILI 1 INTRODUZIONE 453

11 Richiesta di energia primaria nel mondo 45312 Bilancio elettrico italiano 45313 Le energie rinnovabili dati attuali e potenzialitagrave

di sviluppo 45314 I limiti delle energie rinnovabili 45415 Accumulo dellrsquoenergia elettrica 45416 Riserve di energia primaria fossile

accertate e costi 45617 Costo di produzione dellrsquoenergia da

fonti rinnovabili 45618 Incentivi contributi e finanziamenti la

legislazione nazionale e comunitaria 45819 Ritorno energetico sullrsquoinvestimento energetico 460

2 SOLARE FOTOVOLTAICO 46021 Descrizione del fenomeno fisico 46022 Forme e tecnologie costruttive 46223 Descrizione e componenti del sistema 46324 Funzionamento in isola e in rete 46525 Dimensionamento 46626 Aspetti tecnici e normativi per lrsquoinstallazione 47027 Esempio di dimensionamento di un

impianto fotovoltaico da 3 kW 470 3 ENERGIA IDROELETTRICA 471

31 Descrizione della risorsa idrica 47132 Tecnologie attuali 47333 Modalitagrave realizzative per impianti idroelettrici 47334 Aspetti tecnici e normativi 47635 Esempi di impianti mini-idro 477

4 ENERGIA EOLICA 47741 Descrizione della risorsa eolica 47742 Calcolo della massima potenza 47943 Tecnologie attuali e forme costruttive 47944 Scelta del sito e studio anemologico 48045 Studio di fattibilitagrave 48046 Impatto ambientale 48147 Esempio di impianto 481

5 BIOMASSE 48251 Il principio fisico 48252 Classificazione delle biomasse per uso energetico 48353 Calcolo della disponibilitagrave di biomasse 48354 Calcolo del potenziale energetico

delle biomasse 48355 Il potere calorifico 48456 I processi di conversione energetica 48557 Le filiere di conversione energetica 48658 Tipologie di impianto e componenti

caratterizzanti 48659 Dati e caratteristiche delle caldaie e dei generatori

alimentati a biomasse 488 6 ENERGIA GEOTERMICA 488

61 Introduzione 48862 Le pompe di calore geotermiche 48963 Definizione di EER e COP 49064 Scambiatori geotermici 49165 Principali componenti 49166 La progettazione di un impianto geotermico 49267 Esempio di calcolo 494

7 ALTRE FONTI RINNOVABILI 49571 Energia da maree e moto ondoso 49572 Solare termico 49573 Solare termodinamico 497

X Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

74 Sistemi ibridi 498 8 ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E

MISURA DELLrsquoENERGIA 49881 Misura dellrsquoenergia elettrica prodotta 499

17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA 1 INTRODUZIONE 503

11 Il ruolo del risparmio e dellrsquoefficienza energetica 50312 La legislazione europea 50513 La legislazione finanziaria per il risparmio

energetico 50514 Titoli di efficienza energetica (TEE) 51015 Emission Trading e protocollo di Kyoto 512

2 CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO DELLrsquoENERGY MANAGER 51321 Contratto di servizio energia 51322 Ruolo dellrsquoenergy manager 513

3 SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL CALORE 51431 Descrizione generale dei sistemi cogenerativi 51432 Funzionamento e vantaggi della cogenerazione 51433 Tipologie impiantistiche di cogenerazione 51534 Recupero del calore in energia elettrica 51635 Recupero del calore in energia frigorifera 516

4 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI 51841 Sistemi di riscaldamento e di condizionamento 51842 I combustibili 51943 Generatori di energia termica 51944 Elementi radiantidiffondenti 52345 Controllo regolazione e contabilizzazione 524

5 RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA DEGLI ELETTRODOMESTICI 526

6 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NELLrsquoILLUMINAZIONE 52761 Energia ed efficienza luminosa 52762 Sorgenti di luce tradizionali e a LED 52863 La tecnologia LED principio di funzionamento e

criticitagrave 52818 CERTIFICAZIONE ED

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 1 INTRODUZIONE 533 2 DEFINIZIONI 534

21 Definizioni e indirizzi generali 53422 Parametri ed elementi per i calcoli 53523 Tipologia di interventi 53624 Altre definizioni 536

3 RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA AMBITI DI INTERVENTO FINALITAgrave E MODALITAgrave OPERATIVE 537

4 CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI 53741 Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di

intervento e della categoria dellrsquoedificio 53742 Calcolo della trasmittanza termica 53743 Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili 552

5 CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI 55651 Introduzione 55652 Finalitagrave e campo di applicazione del Sistema

nazionale di certificazione degli edifici 56053 Prestazione e classi energetiche degli edifici 560

54 Metodologie di calcolo 56055 Ruolo e competenze del Certificatore energetico 56156 Validitagrave temporale della certificazione energetica 56157 Decorrenze applicative 56258 Norme tecniche di riferimento 562

6 SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO 563 7 PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO

CERTIFICAZIONE ENERGETICA 564 8 TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI

E TRASPARENTI 56881 Determinazione semplificata della trasmittanza

termica dei componenti opachi in edifici esistenti 568

82 Determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti 570

9 PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL TERRENO 571

10 DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI IMPIANTI 572

ELETTROTECNICA19 ELETTROTECNICA 1 ELETTROSTATICA 579

11 Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) 57912 Campo elettrico 57913 Linee di forza 57914 Intensitagrave di campo elettrico 57915 Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico

Tensione elettrica 58016 Teorema di Gauss Densitagrave superficiale 58217 Capacitagrave 58318 Condensatore 58319 Rigiditagrave dielettrica 585110 Energia immagazzinata da un condensatore

carico 585 2 CORRENTI CONTINUE 586

21 Corrente elettrica e densitagrave di corrente 58622 Resistenza e resistivitagrave 58623 Conduttanza e conduttivitagrave 58824 Legge di Ohm 58825 Caduta di tensione 58826 Circuito elettrico 58827 Convenzioni di segno 58828 Ordini di grandezza 58829 Bipoli elettrici 589210 Tipologie di generatori reali 591211 Circuiti in corrente continua 594212 Carica e scarica del condensatore 606213 Dualitagrave e analogie 608214 Energia Potenza Legge di Joule 609215 Rendimento 609216 Quadripoli 610

3 CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI 61431 Magneti naturali 61432 Induzione magnetica 61533 Isteresi magnetica 61634 Legge della circuitazione di Ampere 61635 Applicazione della legge di Ampere al

solenoide 61736 Flusso del vettore B e teorema di Gauss 617

INDICE GENERALE XI

37 Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa 617

38 Tensione magnetica o forza magnetomotrice 61739 Circuiti magnetici 618310 Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz 618311 Autoinduzione Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile 619312 Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze 619313 Espressioni del coefficiente di autoinduzione 619314 Mutua induzione 619315 Energia connessa con i campi magnetici 620316 Espressione del coefficiente di mutua induzione 621317 Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi 621318 Forza portante di un elettromagnete 621319 Fem indotta in un conduttore di lunghezza

l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocitagrave v 622

320 Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I 622

321 Azioni elettrodinamiche 623322 Correnti di Foucault 623

4 SEGNALI E FORME DrsquoONDA 62341 Generalitagrave 62342 Caratteristiche generali dei segnali 62343 Segnali di uso piugrave frequente 625

5 ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE 62851 Generalitagrave 62852 Bipoli puramente resistivi 62853 Bipoli puramente induttivi 62954 Bipoli puramente capacitivi 63055 Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie 63156 Ammettenza 63357 Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale 63558 Potenza in regime sinusoidale 63859 Rifasamento 639510 Potenza complessa Teorema di Boucherot

Potenza deformante 640511 Circuiti risonanti 640512 Adattamento di carico 646513 Adattamento drsquoimpedenza nei circuiti risonanti

parallelo 646 6 SISTEMI TRIFASE 648

61 Definizioni 64862 Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase 64863 Rifasamento di carico trifase 65264 Sistemi dissimmetrici 653

APPENDICE ndash FENOMENI TRANSITORINEI CIRCUITI ELETTRICI LINEARI 655

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1 IL CAMPO DELLE MISURE 671 2 ERRORI DI MISURA 671

21 La misura delle grandezze fisiche 67222 Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dellrsquoerrore 67223 Medie e scarti 673

3 STRUMENTI DI MISURA 67431 Strumenti analogici 674

32 Strumenti digitali 67533 Caratteristiche degli strumenti analogici 67634 Strumenti analogici di laboratorio 676

4 MISURE DI LABORATORIO 67941 Misure di corrente 67942 Misure di tensione 68043 Misure di potenza 68244 Misure di energia 68345 La misura della potenza nei sistemi trifase 684

5 STRUMENTI ELETTRONICI 68651 Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche 68652 Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua 68753 Le misure in corrente alternata 68854 Le misure di forti correnti e di alte tensioni 68955 Le misure di impedenza (o di ammettenza) 69056 Strumenti misuratori di impedenza 690

6 PROVA A VUOTO PROVA IN CORTOCIRCUITO RENDIMENTO DELLE MACCHINE ROTANTI 69461 Macchina asincrona 69462 Macchina sincrona 69663 Motori in corrente continua 698

7 MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE 70171 Introduzione 70172 Unitagrave e definizioni 70173 Metodi per la misura della potenza 70274 La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari 704 8 MISURE DI FREQUENZA PERIODO E FASE 705

81 Principio di funzionamento del contatore elettronico 705

82 I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde 706

83 Precisione delle misure con i contatori numerici 71084 Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo 71185 I contatori reciproci 711

9 ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI 71291 Introduzione 71292 Lrsquoanalizzatore di spettro 71293 Il generatore di inseguimento (tracking

generator) 71594 Glossario dei termini piugrave comuni riguardanti

lrsquouso dellrsquoanalizzatore di spettro 71595 Applicazioni dellrsquoanalizzatore di spettro 71696 Lrsquoanalizzatore di reti 71797 Confronto fra lrsquoanalizzatore di spettro e

lrsquoanalizzatore di reti 71910 MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE 719

101 Introduzione e definizione 719102 Misura del fattore di rumore o della cifra di

rumore 71911 OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE 721

111 Lrsquooscilloscopio analogico 721112 Lrsquooscilloscopio digitale 722113 Le sonde degli oscilloscopi 724

12 COMPATIBILITAgrave ELETTROMAGNETICA 725121 Introduzione 725122 I segnali di disturbo 725

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

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MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

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bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

VI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

42 Derivata di funzione composta 6143 Analisi vettoriale 6244 Derivata direzionale 6245 Funzioni implicite 6246 Massimi e minimi 6347 Derivazione e integrazione 6348 Curve e integrale curvilineo 63

5 ANALISI COMPLESSA 6451 Funzioni elementari 6452 Funzioni analitiche 6553 Integrale 6554 Serie di Taylor e di Laurent 6655 Singolaritagrave 6656 Residui 6757 Funzioni reali positive 67

6 FUNZIONI DI BESSEL 6861 Gamma euleriana 6862 Funzioni di Bessel 68

7 ANALISI DI FOURIER 6871 Sviluppo in serie di Fourier

di funzioni periodiche 6872 Forma complessa dello sviluppo

in serie di Fourier 6973 Lrsquointegrale e la trasformata di Fourier 72

8 TRASFORMATA DI LAPLACE 7281 Generalitagrave 7282 Definizione di trasformata di Laplace 7283 Trasformata inversa 7384 Proprietagrave della trasformata 7385 Scomposizione in fratti semplici (frazionamento

parziale) Trasformata inversa 7686 Teorema del valore iniziale 7787 Teorema del valore finale 7788 Soluzioni delle equazioni integrodifferenziali 77

9 TRASFORMATA ZETA (Z) 7891 Premessa 7892 Definizioni 7893 Esempi di trasformata Z 7894 Proprietagrave della trasformata Z 7995 Convoluzione discreta 8096 Trasformata inversa 8097 Risoluzione di equazioni alle differenze 80

3 STATISTICA E CALCOLO DELLE PROBABILITAgrave 85

1 CALCOLO COMBINATORIO 8511 Permutazioni semplici 8512 Disposizioni semplici 8513 Combinazioni semplici Binomio di Newton 8514 Disposizioni con ripetizione 8615 Combinazioni con ripetizione 8616 Permutazioni con ripetizione Polinomio di

Leibnitz 86 2 STATISTICA 86

21 Popolazione carattere frequenza 8622 I dati statistici 8723 Gli indici di posizione centrale 8724 Gli indici di variabilitagrave 8725 I rapporti statistici 8726 Lrsquointerpolazione statistica 8727 La dipendenza la regressione e la correlazione 87

3 CALCOLO DELLE PROBABILITAgrave 8831 Gli eventi 88

32 La concezione classica della probabilitagrave 8833 La concezione statistica della probabilitagrave 8834 La concezione soggettiva della probabilitagrave 8835 Lrsquoimpostazione assiomatica della probabilitagrave 8936 La probabilitagrave della somma logica di eventi 8937 La probabilitagrave condizionata 8938 La probabilitagrave del prodotto logico di eventi 8939 Il problema delle prove ripetute 89310 Il teorema di Bayes 89311 I giochi aleatori 89312 Le variabili casuali discrete

e le distribuzioni di probabilitagrave 89313 I valori caratterizzanti una variabile

casuale discreta 90314 Le distribuzioni di probabilitagrave di uso frequente 90315 Le variabili casuali standardizzate 90316 Le variabili casuali continue 90

4 STATISTICA INFERENZIALE 9141 La popolazione e il campione 9142 I parametri della popolazione

e del campione 9243 La distribuzione della media campionaria 9244 Particolari distribuzioni campionarie 9245 Gli stimatori e le loro proprietagrave 9246 La stima puntuale 9247 La stima per intervallo della media 9348 La stima per intervallo della differenza fra due

medie 9349 La stima per intervallo di una percentuale 93410 La verifica delle ipotesi 94

5 TEORIA DEGLI ERRORI 9451 Generalitagrave 9452 Misurazioni eseguite con lo stesso

grado di precisione 9553 Misurazioni eseguite con diverso

grado di precisione 9654 Misurazioni indirette e

propagazione degli errori 96 4 UNITAgrave DI MISURA 1 GENERALITAgrave 99 2 GRANDEZZE FONDAMENTALI

E RELATIVE UNITAgrave 99 3 MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI 100

31 Esempi di applicazione 10032 Uso delle unitagrave SI e dei loro multipli e

sottomultipli 100 4 GRANDEZZE FISICHE E UNITAgrave DI MISURA 100 5 TABELLE DI CONVERSIONE 107 6 IMPIEGO DELLE TABELLE DI CONVERSIONE

DELLE UNITAgrave DI MISURA 11061 Premessa 11062 Note esplicative 110

5 FISICA 1 VETTORI 111

11 Grandezze scalari e vettoriali 11112 Somma e differenza di due vettori 11213 Prodotto scalare 11214 Prodotto vettoriale 112

2 CINEMATICA 11321 Cinematica del punto materiale 11322 Cinematica del corpo rigido 115

3 STATICA 115

INDICE GENERALE VII

31 Le forze 11532 Forze elastiche forza peso forze di attrito 11633 Condizioni per lrsquoequilibrio 117

4 DINAMICA 11841 Principio di inerzia e sistemi di riferimento

inerziali 11842 Secondo principio della dinamica per un punto

materiale 11843 Quantitagrave di moto di un punto materiale 11944 Lavoro di una forza e potenza 11945 Energia potenziale ed energia cinetica 12046 Conservazione dellrsquoenergia meccanica 12047 Principio di azione-reazione

e dinamica dei sistemi 12148 Dinamica del corpo rigido 12249 Gravitazione universale 124410 Moti armonici e periodici 125411 Problemi di urto 125

5 PROPRIETAgrave MECCANICHE DEI SOLIDI 126 6 FLUIDI 127

61 Pressione 12762 Statica dei fluidi 12863 Statica dellrsquoatmosfera 12864 Legge di Boyle e Mariotte 12965 Dinamica dei fluidi 129

7 TERMODINAMICA 13171 Temperatura 13272 Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi 13273 Equazione di stato 13374 Calore 13375 Cambiamenti di stato 13476 Trasmissione del calore 13677 Primo principio della termodinamica 13778 Secondo principio della termodinamica 137

8 CAMPO ELETTRICO 13981 La carica elettrica e le sue proprietagrave 13982 La Legge di Coulomb 13983 Campo elettrico e potenziale elettrico 14084 Corrente elettrica e leggi di Ohm 142

9 CAMPO MAGNETICO 14491 Induzione elettromagnetica 146

10 OTTICA 147101 Caratteristiche della radiazione luminosa 147102 Ottica geometrica 147103 Ottica fisica 151

11 ONDE 154111 Generalitagrave sulle onde 154112 Velocitagrave di propagazione delle onde 155113 Energia trasportata dalle onde 156114 Interferenza 156115 Onde stazionarie 156116 Battimenti 157117 Onde sonore ed Effetto Doppler 157

6 CHIMICA 1 CHIMICA GENERALE INORGANICA E

ORGANICA 15911 Atomo e sistema periodico degli elementi 15912 Legame chimico e composti chimici 16613 Reazioni chimiche e stechiometria 17614 Equilibri chimici 17715 Lrsquoenergia e la velocitagrave di reazione 18016 Ossidoriduzioni e Elettrochimica 182

17 Chimica nucleare 18518 Chimica inorganica 18719 Chimica organica 194

7 TECNOLOGIE INFORMATICHE 1 RAPPRESENTAZIONE NUMERICA

DELLrsquoINFORMAZIONE 20111 Le macchine e le informazioni 20112 Sistemi di numerazione 20113 Codifiche binarie 203

2 STRUTTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE 20921 Introduzione ai sistemi di elaborazione 20922 Strutture di memorizzazione dei dati 21123 Comunicazione fra elaboratori 213

3 PRINCIPALI SISTEMI OPERATIVI 21631 Windows 21632 Linux 22233 Android 22534 Mac OS X 22835 Altri sistemi operativi per dispositivi mobili 230

4 PRINCIPALI APPLICAZIONI 23341 Wordprocessor 23342 Fogli elettronici 23643 Visual Basic for Applications 24244 Presentazioni 25845 Altre applicazioni 259

8 DISEGNO TECNICO 1 NORME FONDAMENTALI 267

11 Formato dei fogli 26712 Tipi e grossezza delle linee 26713 Scale di rappresentazione 26814 Requisiti generali per la scrittura 275

2 COSTRUZIONI GEOMETRICHE 27521 Divisione di segmenti e di angoli 27522 Ovali e ovoli 27623 Le curve coniche 27624 Ellissi 27625 Parabole 27726 Iperboli 277

3 PRINCIPI GENERALI DI RAPPRESENTAZIONE 27831 Rappresentazione in proiezione ortogonale 27832 Rappresentazione in proiezione assonometrica 28033 Gli elementi fondamentali dellrsquoassonometria 28034 Sezioni 28035 Tratteggi 28236 Particolaritagrave di rappresentazione 28237 Quotatura 28238 Complessivi 288

9 AUTOCAD 2D 1 INTRODUZIONE 291 2 AMBIENTE DI LAVORO 291 3 IMMISSIONE DEI COMANDI 294 4 IMMISSIONE DI COORDINATE 295 5 CREAZIONE ORGANIZZAZIONE E

VISUALIZZAZIONE DEL DISEGNO 29551 Inizio di un nuovo disegno 29552 Unitagrave e formato dellrsquounitagrave di disegno 29653 Layer 29754 Spazio modello e spazio carta 29955 Strumenti per la visualizzazione 300

6 STRUMENTI DI DISEGNO 300 7 STRUMENTI DI MODIFICA 300

VIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

8 BLOCCHI 304 9 QUOTE E TESTI 309

91 Quote 30992 Stili di quota 30993 Testi 31294 Stili di testo 312

10 PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA FINANZIARIA

1 PRINCIPI DI ECONOMIA 31511 Bisogni beni utilitagrave 31512 La produzione 31613 Il mercato 31714 La moneta 31715 Caratteristiche della moneta 317

2 IMPRESA AZIENDA E SOCIETAgrave 31821 Enti economici 31822 Impresa 31823 Azienda 31924 Societagrave 32025 Organizzazione dellrsquoimpresa 32126 Fine dellrsquoimpresa 32227 Utile dellrsquoimpresa 322

3 CAPITOLATI E PREVENTIVI 32331 Contratto 32332 Capitolati 32433 Preventivi 325

4 MATEMATICA FINANZIARIA 32641 Interesse semplice 32642 Interesse composto 32643 Interesse convertibile 32744 Mutui 32845 Riparti 328

11 SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO STRUMENTI E METODI PER LrsquoANALISI E LA VALUTAZIONE DEI RISCHI

1 INTRODUZIONE 331 2 DEFINIZIONI 332 3 VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 4 MODALITAgrave DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 5 PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 334 6 INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI 335 7 STIMA DEI RISCHI 337 8 MISURE DI TUTELA 337 9 PROCEDURE STANDARDIZZATE PER

PICCOLE E MEDIE IMPRESE 34110 DISPOSITIVI DI PROTEZIONE

INDIVIDUALE 34412 QUALITAgrave NEL CONTESTO INDUSTRIALE 1 DEFINIZIONE DI QUALITAgrave 351 2 INNOVATORI DELLA QUALITAgrave 351 3 STORIA DELLA QUALITAgrave 351 4 NASCITA DELLE NORME ISO 9000 353 5 ITER DI CERTIFICAZIONE 356 6 DEFINIZIONE DEI REQUISITI E

ANALISI DEL CLIENTE 357 7 COSTI DELLA NON-QUALITAgrave 358 8 APPROCCIO PER PROCESSI 359 9 I SETTE STRUMENTI DELLA QUALITAgrave 360

91 Il diagramma causa-effetto 36092 La stratificazione dei dati 36193 Le schede di controllo 361

94 Istogramma 36395 I diagrammi di correlazione 36596 Diagramma di Pareto 365

10 CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITAgrave 366101 La capacitagrave di processo 367102 Le carte di controllo 368

13 TECNOLOGIA INDUSTRIALE 1 PROPRIETAgrave DEI MATERIALI 373

11 Tipi di materiali 37312 Tipi di proprietagrave 373

2 PROVE DI LABORATORIO 37721 Relazione sollecitazione-deformazione 37722 Prova di resistenza a trazione 37723 Prova di resistenza a compressione 37724 Prova di resistenza a flessione 37825 Prova di resistenza a torsione 37826 Prova di resistenza a taglio 37827 Prova di resilienza Charpy 37828 Prove di durezza 378

3 FERRO E SUE LEGHE 38031 Ferro 38032 Il processo siderurgico 38033 Il diagramma di stato delle leghe FendashC 38134 Ghisa 38135 Acciaio 383

4 MATERIALI METALLICI NON FERROSI 38641 Alluminio e sue leghe 38642 Rame e sue leghe 38643 Magnesio e sue leghe 38744 Altri elementi 38745 Sinterizzati 388

5 MATERIALI NATURALI 38851 Legno 38852 Rocce 39053 Materiali per costruzioni 39154 Ceramiche 39155 Vetro 391

6 RESINE SINTETICHE 39161 Resine termoplastiche 39162 Resine termoindurenti 391

7 MATERIALI COMPOSITI 39271 Cemento armato 39272 Compositi sintetici 392

8 ALTRI MATERIALI 39281 Abrasivi 39282 Acidi 39283 Combustibili 39284 Detergenti 39285 Fibre tessili 39286 Lubrificanti 39387 Protettivi 39388 Refrattari 393

9 CICLO DI LAVORAZIONE 39391 Metodi di lavorazione 39392 Foglio di lavorazione 39393 Tracciatura 394

10 LAVORAZIONI AL BANCO 394101 Fissaggio del pezzo 394102 Criteri di sicurezza per le lavorazioni 394103 Tipi di lavorazione 394104 Taglio 394105 Limatura 395

INDICE GENERALE IX

106 Piallatura 395107 Foratura 396108 Alesatura 397109 Levigatura 3971010 Piegatura 398

11 LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI 398111 Tornitura 398112 Fresatura 401113 Rettificatura 404

12 COLLEGAMENTI 404121 Tipi di collegamenti 404122 Filettatura 404123 Incastri 405124 Saldatura 407

13 TRATTAMENTI TERMICI 409131 Ciclo termico 409132 Tempra 410133 Rinvenimento 410134 Bonifica 410135 Ricottura 410136 Normalizzazione 411137 Cementazione 411138 Nitrurazione 411

14 AUTOMAZIONE 411141 Macchine a controllo numerico 411142 Centri di lavoro 412143 Robot 413

14 IMPATTO AMBIENTALE 1 ALTERAZIONE DEI SISTEMI ORIGINE DEGLI

INQUINANTI 41511 Generalitagrave 41512 Lrsquoinquinamento atmosferico 41513 Inquinamento del suolo e del sottosuolo 41714 Inquinamento delle acque 418

2 BASI NORMATIVE PER LA TUTELA DEL PATRIMONIO AMBIENTALE VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE 42121 La Valutazione di Impatto Ambientale 42122 La tutela della qualitagrave dellrsquoaria 42323 Tutela del suolo 42424 Tutela delle acque 424

15 IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO E LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI

1 PREMESSA 42711 Definizione e classificazione dei rifiuti 42712 La scala di prioritagrave dellrsquoUnione Europea 42813 Produzione e caratteristiche dei rifiuti urbani 42914 Produzione e caratteristiche dei rifiuti speciali e

dei rifiuti pericolosi 431 2 GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI 431

21 Raccolta differenziata e riciclo 43122 Compostaggio 43223 Selezione e Trattamento Meccanico Biologico

(TMB) 43524 Il combustibile da rifiuto (CDR) e il combustibile

solido secondario (CSS) 43725 Incenerimento 43926 Discarica 440

APPENDICE 1 ndash ESEMPI DI PROCEDURA DI GESTIONE DI UN RIFIUTO SPECIALE 445

APPENDICE 2 ndash IL SISTRI 451

16 ENERGIE RINNOVABILI 1 INTRODUZIONE 453

11 Richiesta di energia primaria nel mondo 45312 Bilancio elettrico italiano 45313 Le energie rinnovabili dati attuali e potenzialitagrave

di sviluppo 45314 I limiti delle energie rinnovabili 45415 Accumulo dellrsquoenergia elettrica 45416 Riserve di energia primaria fossile

accertate e costi 45617 Costo di produzione dellrsquoenergia da

fonti rinnovabili 45618 Incentivi contributi e finanziamenti la

legislazione nazionale e comunitaria 45819 Ritorno energetico sullrsquoinvestimento energetico 460

2 SOLARE FOTOVOLTAICO 46021 Descrizione del fenomeno fisico 46022 Forme e tecnologie costruttive 46223 Descrizione e componenti del sistema 46324 Funzionamento in isola e in rete 46525 Dimensionamento 46626 Aspetti tecnici e normativi per lrsquoinstallazione 47027 Esempio di dimensionamento di un

impianto fotovoltaico da 3 kW 470 3 ENERGIA IDROELETTRICA 471

31 Descrizione della risorsa idrica 47132 Tecnologie attuali 47333 Modalitagrave realizzative per impianti idroelettrici 47334 Aspetti tecnici e normativi 47635 Esempi di impianti mini-idro 477

4 ENERGIA EOLICA 47741 Descrizione della risorsa eolica 47742 Calcolo della massima potenza 47943 Tecnologie attuali e forme costruttive 47944 Scelta del sito e studio anemologico 48045 Studio di fattibilitagrave 48046 Impatto ambientale 48147 Esempio di impianto 481

5 BIOMASSE 48251 Il principio fisico 48252 Classificazione delle biomasse per uso energetico 48353 Calcolo della disponibilitagrave di biomasse 48354 Calcolo del potenziale energetico

delle biomasse 48355 Il potere calorifico 48456 I processi di conversione energetica 48557 Le filiere di conversione energetica 48658 Tipologie di impianto e componenti

caratterizzanti 48659 Dati e caratteristiche delle caldaie e dei generatori

alimentati a biomasse 488 6 ENERGIA GEOTERMICA 488

61 Introduzione 48862 Le pompe di calore geotermiche 48963 Definizione di EER e COP 49064 Scambiatori geotermici 49165 Principali componenti 49166 La progettazione di un impianto geotermico 49267 Esempio di calcolo 494

7 ALTRE FONTI RINNOVABILI 49571 Energia da maree e moto ondoso 49572 Solare termico 49573 Solare termodinamico 497

X Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

74 Sistemi ibridi 498 8 ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E

MISURA DELLrsquoENERGIA 49881 Misura dellrsquoenergia elettrica prodotta 499

17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA 1 INTRODUZIONE 503

11 Il ruolo del risparmio e dellrsquoefficienza energetica 50312 La legislazione europea 50513 La legislazione finanziaria per il risparmio

energetico 50514 Titoli di efficienza energetica (TEE) 51015 Emission Trading e protocollo di Kyoto 512

2 CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO DELLrsquoENERGY MANAGER 51321 Contratto di servizio energia 51322 Ruolo dellrsquoenergy manager 513

3 SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL CALORE 51431 Descrizione generale dei sistemi cogenerativi 51432 Funzionamento e vantaggi della cogenerazione 51433 Tipologie impiantistiche di cogenerazione 51534 Recupero del calore in energia elettrica 51635 Recupero del calore in energia frigorifera 516

4 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI 51841 Sistemi di riscaldamento e di condizionamento 51842 I combustibili 51943 Generatori di energia termica 51944 Elementi radiantidiffondenti 52345 Controllo regolazione e contabilizzazione 524

5 RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA DEGLI ELETTRODOMESTICI 526

6 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NELLrsquoILLUMINAZIONE 52761 Energia ed efficienza luminosa 52762 Sorgenti di luce tradizionali e a LED 52863 La tecnologia LED principio di funzionamento e

criticitagrave 52818 CERTIFICAZIONE ED

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 1 INTRODUZIONE 533 2 DEFINIZIONI 534

21 Definizioni e indirizzi generali 53422 Parametri ed elementi per i calcoli 53523 Tipologia di interventi 53624 Altre definizioni 536

3 RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA AMBITI DI INTERVENTO FINALITAgrave E MODALITAgrave OPERATIVE 537

4 CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI 53741 Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di

intervento e della categoria dellrsquoedificio 53742 Calcolo della trasmittanza termica 53743 Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili 552

5 CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI 55651 Introduzione 55652 Finalitagrave e campo di applicazione del Sistema

nazionale di certificazione degli edifici 56053 Prestazione e classi energetiche degli edifici 560

54 Metodologie di calcolo 56055 Ruolo e competenze del Certificatore energetico 56156 Validitagrave temporale della certificazione energetica 56157 Decorrenze applicative 56258 Norme tecniche di riferimento 562

6 SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO 563 7 PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO

CERTIFICAZIONE ENERGETICA 564 8 TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI

E TRASPARENTI 56881 Determinazione semplificata della trasmittanza

termica dei componenti opachi in edifici esistenti 568

82 Determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti 570

9 PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL TERRENO 571

10 DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI IMPIANTI 572

ELETTROTECNICA19 ELETTROTECNICA 1 ELETTROSTATICA 579

11 Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) 57912 Campo elettrico 57913 Linee di forza 57914 Intensitagrave di campo elettrico 57915 Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico

Tensione elettrica 58016 Teorema di Gauss Densitagrave superficiale 58217 Capacitagrave 58318 Condensatore 58319 Rigiditagrave dielettrica 585110 Energia immagazzinata da un condensatore

carico 585 2 CORRENTI CONTINUE 586

21 Corrente elettrica e densitagrave di corrente 58622 Resistenza e resistivitagrave 58623 Conduttanza e conduttivitagrave 58824 Legge di Ohm 58825 Caduta di tensione 58826 Circuito elettrico 58827 Convenzioni di segno 58828 Ordini di grandezza 58829 Bipoli elettrici 589210 Tipologie di generatori reali 591211 Circuiti in corrente continua 594212 Carica e scarica del condensatore 606213 Dualitagrave e analogie 608214 Energia Potenza Legge di Joule 609215 Rendimento 609216 Quadripoli 610

3 CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI 61431 Magneti naturali 61432 Induzione magnetica 61533 Isteresi magnetica 61634 Legge della circuitazione di Ampere 61635 Applicazione della legge di Ampere al

solenoide 61736 Flusso del vettore B e teorema di Gauss 617

INDICE GENERALE XI

37 Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa 617

38 Tensione magnetica o forza magnetomotrice 61739 Circuiti magnetici 618310 Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz 618311 Autoinduzione Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile 619312 Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze 619313 Espressioni del coefficiente di autoinduzione 619314 Mutua induzione 619315 Energia connessa con i campi magnetici 620316 Espressione del coefficiente di mutua induzione 621317 Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi 621318 Forza portante di un elettromagnete 621319 Fem indotta in un conduttore di lunghezza

l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocitagrave v 622

320 Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I 622

321 Azioni elettrodinamiche 623322 Correnti di Foucault 623

4 SEGNALI E FORME DrsquoONDA 62341 Generalitagrave 62342 Caratteristiche generali dei segnali 62343 Segnali di uso piugrave frequente 625

5 ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE 62851 Generalitagrave 62852 Bipoli puramente resistivi 62853 Bipoli puramente induttivi 62954 Bipoli puramente capacitivi 63055 Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie 63156 Ammettenza 63357 Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale 63558 Potenza in regime sinusoidale 63859 Rifasamento 639510 Potenza complessa Teorema di Boucherot

Potenza deformante 640511 Circuiti risonanti 640512 Adattamento di carico 646513 Adattamento drsquoimpedenza nei circuiti risonanti

parallelo 646 6 SISTEMI TRIFASE 648

61 Definizioni 64862 Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase 64863 Rifasamento di carico trifase 65264 Sistemi dissimmetrici 653

APPENDICE ndash FENOMENI TRANSITORINEI CIRCUITI ELETTRICI LINEARI 655

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1 IL CAMPO DELLE MISURE 671 2 ERRORI DI MISURA 671

21 La misura delle grandezze fisiche 67222 Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dellrsquoerrore 67223 Medie e scarti 673

3 STRUMENTI DI MISURA 67431 Strumenti analogici 674

32 Strumenti digitali 67533 Caratteristiche degli strumenti analogici 67634 Strumenti analogici di laboratorio 676

4 MISURE DI LABORATORIO 67941 Misure di corrente 67942 Misure di tensione 68043 Misure di potenza 68244 Misure di energia 68345 La misura della potenza nei sistemi trifase 684

5 STRUMENTI ELETTRONICI 68651 Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche 68652 Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua 68753 Le misure in corrente alternata 68854 Le misure di forti correnti e di alte tensioni 68955 Le misure di impedenza (o di ammettenza) 69056 Strumenti misuratori di impedenza 690

6 PROVA A VUOTO PROVA IN CORTOCIRCUITO RENDIMENTO DELLE MACCHINE ROTANTI 69461 Macchina asincrona 69462 Macchina sincrona 69663 Motori in corrente continua 698

7 MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE 70171 Introduzione 70172 Unitagrave e definizioni 70173 Metodi per la misura della potenza 70274 La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari 704 8 MISURE DI FREQUENZA PERIODO E FASE 705

81 Principio di funzionamento del contatore elettronico 705

82 I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde 706

83 Precisione delle misure con i contatori numerici 71084 Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo 71185 I contatori reciproci 711

9 ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI 71291 Introduzione 71292 Lrsquoanalizzatore di spettro 71293 Il generatore di inseguimento (tracking

generator) 71594 Glossario dei termini piugrave comuni riguardanti

lrsquouso dellrsquoanalizzatore di spettro 71595 Applicazioni dellrsquoanalizzatore di spettro 71696 Lrsquoanalizzatore di reti 71797 Confronto fra lrsquoanalizzatore di spettro e

lrsquoanalizzatore di reti 71910 MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE 719

101 Introduzione e definizione 719102 Misura del fattore di rumore o della cifra di

rumore 71911 OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE 721

111 Lrsquooscilloscopio analogico 721112 Lrsquooscilloscopio digitale 722113 Le sonde degli oscilloscopi 724

12 COMPATIBILITAgrave ELETTROMAGNETICA 725121 Introduzione 725122 I segnali di disturbo 725

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

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MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

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9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

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Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

INDICE GENERALE VII

31 Le forze 11532 Forze elastiche forza peso forze di attrito 11633 Condizioni per lrsquoequilibrio 117

4 DINAMICA 11841 Principio di inerzia e sistemi di riferimento

inerziali 11842 Secondo principio della dinamica per un punto

materiale 11843 Quantitagrave di moto di un punto materiale 11944 Lavoro di una forza e potenza 11945 Energia potenziale ed energia cinetica 12046 Conservazione dellrsquoenergia meccanica 12047 Principio di azione-reazione

e dinamica dei sistemi 12148 Dinamica del corpo rigido 12249 Gravitazione universale 124410 Moti armonici e periodici 125411 Problemi di urto 125

5 PROPRIETAgrave MECCANICHE DEI SOLIDI 126 6 FLUIDI 127

61 Pressione 12762 Statica dei fluidi 12863 Statica dellrsquoatmosfera 12864 Legge di Boyle e Mariotte 12965 Dinamica dei fluidi 129

7 TERMODINAMICA 13171 Temperatura 13272 Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi 13273 Equazione di stato 13374 Calore 13375 Cambiamenti di stato 13476 Trasmissione del calore 13677 Primo principio della termodinamica 13778 Secondo principio della termodinamica 137

8 CAMPO ELETTRICO 13981 La carica elettrica e le sue proprietagrave 13982 La Legge di Coulomb 13983 Campo elettrico e potenziale elettrico 14084 Corrente elettrica e leggi di Ohm 142

9 CAMPO MAGNETICO 14491 Induzione elettromagnetica 146

10 OTTICA 147101 Caratteristiche della radiazione luminosa 147102 Ottica geometrica 147103 Ottica fisica 151

11 ONDE 154111 Generalitagrave sulle onde 154112 Velocitagrave di propagazione delle onde 155113 Energia trasportata dalle onde 156114 Interferenza 156115 Onde stazionarie 156116 Battimenti 157117 Onde sonore ed Effetto Doppler 157

6 CHIMICA 1 CHIMICA GENERALE INORGANICA E

ORGANICA 15911 Atomo e sistema periodico degli elementi 15912 Legame chimico e composti chimici 16613 Reazioni chimiche e stechiometria 17614 Equilibri chimici 17715 Lrsquoenergia e la velocitagrave di reazione 18016 Ossidoriduzioni e Elettrochimica 182

17 Chimica nucleare 18518 Chimica inorganica 18719 Chimica organica 194

7 TECNOLOGIE INFORMATICHE 1 RAPPRESENTAZIONE NUMERICA

DELLrsquoINFORMAZIONE 20111 Le macchine e le informazioni 20112 Sistemi di numerazione 20113 Codifiche binarie 203

2 STRUTTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE 20921 Introduzione ai sistemi di elaborazione 20922 Strutture di memorizzazione dei dati 21123 Comunicazione fra elaboratori 213

3 PRINCIPALI SISTEMI OPERATIVI 21631 Windows 21632 Linux 22233 Android 22534 Mac OS X 22835 Altri sistemi operativi per dispositivi mobili 230

4 PRINCIPALI APPLICAZIONI 23341 Wordprocessor 23342 Fogli elettronici 23643 Visual Basic for Applications 24244 Presentazioni 25845 Altre applicazioni 259

8 DISEGNO TECNICO 1 NORME FONDAMENTALI 267

11 Formato dei fogli 26712 Tipi e grossezza delle linee 26713 Scale di rappresentazione 26814 Requisiti generali per la scrittura 275

2 COSTRUZIONI GEOMETRICHE 27521 Divisione di segmenti e di angoli 27522 Ovali e ovoli 27623 Le curve coniche 27624 Ellissi 27625 Parabole 27726 Iperboli 277

3 PRINCIPI GENERALI DI RAPPRESENTAZIONE 27831 Rappresentazione in proiezione ortogonale 27832 Rappresentazione in proiezione assonometrica 28033 Gli elementi fondamentali dellrsquoassonometria 28034 Sezioni 28035 Tratteggi 28236 Particolaritagrave di rappresentazione 28237 Quotatura 28238 Complessivi 288

9 AUTOCAD 2D 1 INTRODUZIONE 291 2 AMBIENTE DI LAVORO 291 3 IMMISSIONE DEI COMANDI 294 4 IMMISSIONE DI COORDINATE 295 5 CREAZIONE ORGANIZZAZIONE E

VISUALIZZAZIONE DEL DISEGNO 29551 Inizio di un nuovo disegno 29552 Unitagrave e formato dellrsquounitagrave di disegno 29653 Layer 29754 Spazio modello e spazio carta 29955 Strumenti per la visualizzazione 300

6 STRUMENTI DI DISEGNO 300 7 STRUMENTI DI MODIFICA 300

VIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

8 BLOCCHI 304 9 QUOTE E TESTI 309

91 Quote 30992 Stili di quota 30993 Testi 31294 Stili di testo 312

10 PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA FINANZIARIA

1 PRINCIPI DI ECONOMIA 31511 Bisogni beni utilitagrave 31512 La produzione 31613 Il mercato 31714 La moneta 31715 Caratteristiche della moneta 317

2 IMPRESA AZIENDA E SOCIETAgrave 31821 Enti economici 31822 Impresa 31823 Azienda 31924 Societagrave 32025 Organizzazione dellrsquoimpresa 32126 Fine dellrsquoimpresa 32227 Utile dellrsquoimpresa 322

3 CAPITOLATI E PREVENTIVI 32331 Contratto 32332 Capitolati 32433 Preventivi 325

4 MATEMATICA FINANZIARIA 32641 Interesse semplice 32642 Interesse composto 32643 Interesse convertibile 32744 Mutui 32845 Riparti 328

11 SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO STRUMENTI E METODI PER LrsquoANALISI E LA VALUTAZIONE DEI RISCHI

1 INTRODUZIONE 331 2 DEFINIZIONI 332 3 VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 4 MODALITAgrave DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 5 PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 334 6 INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI 335 7 STIMA DEI RISCHI 337 8 MISURE DI TUTELA 337 9 PROCEDURE STANDARDIZZATE PER

PICCOLE E MEDIE IMPRESE 34110 DISPOSITIVI DI PROTEZIONE

INDIVIDUALE 34412 QUALITAgrave NEL CONTESTO INDUSTRIALE 1 DEFINIZIONE DI QUALITAgrave 351 2 INNOVATORI DELLA QUALITAgrave 351 3 STORIA DELLA QUALITAgrave 351 4 NASCITA DELLE NORME ISO 9000 353 5 ITER DI CERTIFICAZIONE 356 6 DEFINIZIONE DEI REQUISITI E

ANALISI DEL CLIENTE 357 7 COSTI DELLA NON-QUALITAgrave 358 8 APPROCCIO PER PROCESSI 359 9 I SETTE STRUMENTI DELLA QUALITAgrave 360

91 Il diagramma causa-effetto 36092 La stratificazione dei dati 36193 Le schede di controllo 361

94 Istogramma 36395 I diagrammi di correlazione 36596 Diagramma di Pareto 365

10 CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITAgrave 366101 La capacitagrave di processo 367102 Le carte di controllo 368

13 TECNOLOGIA INDUSTRIALE 1 PROPRIETAgrave DEI MATERIALI 373

11 Tipi di materiali 37312 Tipi di proprietagrave 373

2 PROVE DI LABORATORIO 37721 Relazione sollecitazione-deformazione 37722 Prova di resistenza a trazione 37723 Prova di resistenza a compressione 37724 Prova di resistenza a flessione 37825 Prova di resistenza a torsione 37826 Prova di resistenza a taglio 37827 Prova di resilienza Charpy 37828 Prove di durezza 378

3 FERRO E SUE LEGHE 38031 Ferro 38032 Il processo siderurgico 38033 Il diagramma di stato delle leghe FendashC 38134 Ghisa 38135 Acciaio 383

4 MATERIALI METALLICI NON FERROSI 38641 Alluminio e sue leghe 38642 Rame e sue leghe 38643 Magnesio e sue leghe 38744 Altri elementi 38745 Sinterizzati 388

5 MATERIALI NATURALI 38851 Legno 38852 Rocce 39053 Materiali per costruzioni 39154 Ceramiche 39155 Vetro 391

6 RESINE SINTETICHE 39161 Resine termoplastiche 39162 Resine termoindurenti 391

7 MATERIALI COMPOSITI 39271 Cemento armato 39272 Compositi sintetici 392

8 ALTRI MATERIALI 39281 Abrasivi 39282 Acidi 39283 Combustibili 39284 Detergenti 39285 Fibre tessili 39286 Lubrificanti 39387 Protettivi 39388 Refrattari 393

9 CICLO DI LAVORAZIONE 39391 Metodi di lavorazione 39392 Foglio di lavorazione 39393 Tracciatura 394

10 LAVORAZIONI AL BANCO 394101 Fissaggio del pezzo 394102 Criteri di sicurezza per le lavorazioni 394103 Tipi di lavorazione 394104 Taglio 394105 Limatura 395

INDICE GENERALE IX

106 Piallatura 395107 Foratura 396108 Alesatura 397109 Levigatura 3971010 Piegatura 398

11 LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI 398111 Tornitura 398112 Fresatura 401113 Rettificatura 404

12 COLLEGAMENTI 404121 Tipi di collegamenti 404122 Filettatura 404123 Incastri 405124 Saldatura 407

13 TRATTAMENTI TERMICI 409131 Ciclo termico 409132 Tempra 410133 Rinvenimento 410134 Bonifica 410135 Ricottura 410136 Normalizzazione 411137 Cementazione 411138 Nitrurazione 411

14 AUTOMAZIONE 411141 Macchine a controllo numerico 411142 Centri di lavoro 412143 Robot 413

14 IMPATTO AMBIENTALE 1 ALTERAZIONE DEI SISTEMI ORIGINE DEGLI

INQUINANTI 41511 Generalitagrave 41512 Lrsquoinquinamento atmosferico 41513 Inquinamento del suolo e del sottosuolo 41714 Inquinamento delle acque 418

2 BASI NORMATIVE PER LA TUTELA DEL PATRIMONIO AMBIENTALE VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE 42121 La Valutazione di Impatto Ambientale 42122 La tutela della qualitagrave dellrsquoaria 42323 Tutela del suolo 42424 Tutela delle acque 424

15 IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO E LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI

1 PREMESSA 42711 Definizione e classificazione dei rifiuti 42712 La scala di prioritagrave dellrsquoUnione Europea 42813 Produzione e caratteristiche dei rifiuti urbani 42914 Produzione e caratteristiche dei rifiuti speciali e

dei rifiuti pericolosi 431 2 GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI 431

21 Raccolta differenziata e riciclo 43122 Compostaggio 43223 Selezione e Trattamento Meccanico Biologico

(TMB) 43524 Il combustibile da rifiuto (CDR) e il combustibile

solido secondario (CSS) 43725 Incenerimento 43926 Discarica 440

APPENDICE 1 ndash ESEMPI DI PROCEDURA DI GESTIONE DI UN RIFIUTO SPECIALE 445

APPENDICE 2 ndash IL SISTRI 451

16 ENERGIE RINNOVABILI 1 INTRODUZIONE 453

11 Richiesta di energia primaria nel mondo 45312 Bilancio elettrico italiano 45313 Le energie rinnovabili dati attuali e potenzialitagrave

di sviluppo 45314 I limiti delle energie rinnovabili 45415 Accumulo dellrsquoenergia elettrica 45416 Riserve di energia primaria fossile

accertate e costi 45617 Costo di produzione dellrsquoenergia da

fonti rinnovabili 45618 Incentivi contributi e finanziamenti la

legislazione nazionale e comunitaria 45819 Ritorno energetico sullrsquoinvestimento energetico 460

2 SOLARE FOTOVOLTAICO 46021 Descrizione del fenomeno fisico 46022 Forme e tecnologie costruttive 46223 Descrizione e componenti del sistema 46324 Funzionamento in isola e in rete 46525 Dimensionamento 46626 Aspetti tecnici e normativi per lrsquoinstallazione 47027 Esempio di dimensionamento di un

impianto fotovoltaico da 3 kW 470 3 ENERGIA IDROELETTRICA 471

31 Descrizione della risorsa idrica 47132 Tecnologie attuali 47333 Modalitagrave realizzative per impianti idroelettrici 47334 Aspetti tecnici e normativi 47635 Esempi di impianti mini-idro 477

4 ENERGIA EOLICA 47741 Descrizione della risorsa eolica 47742 Calcolo della massima potenza 47943 Tecnologie attuali e forme costruttive 47944 Scelta del sito e studio anemologico 48045 Studio di fattibilitagrave 48046 Impatto ambientale 48147 Esempio di impianto 481

5 BIOMASSE 48251 Il principio fisico 48252 Classificazione delle biomasse per uso energetico 48353 Calcolo della disponibilitagrave di biomasse 48354 Calcolo del potenziale energetico

delle biomasse 48355 Il potere calorifico 48456 I processi di conversione energetica 48557 Le filiere di conversione energetica 48658 Tipologie di impianto e componenti

caratterizzanti 48659 Dati e caratteristiche delle caldaie e dei generatori

alimentati a biomasse 488 6 ENERGIA GEOTERMICA 488

61 Introduzione 48862 Le pompe di calore geotermiche 48963 Definizione di EER e COP 49064 Scambiatori geotermici 49165 Principali componenti 49166 La progettazione di un impianto geotermico 49267 Esempio di calcolo 494

7 ALTRE FONTI RINNOVABILI 49571 Energia da maree e moto ondoso 49572 Solare termico 49573 Solare termodinamico 497

X Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

74 Sistemi ibridi 498 8 ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E

MISURA DELLrsquoENERGIA 49881 Misura dellrsquoenergia elettrica prodotta 499

17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA 1 INTRODUZIONE 503

11 Il ruolo del risparmio e dellrsquoefficienza energetica 50312 La legislazione europea 50513 La legislazione finanziaria per il risparmio

energetico 50514 Titoli di efficienza energetica (TEE) 51015 Emission Trading e protocollo di Kyoto 512

2 CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO DELLrsquoENERGY MANAGER 51321 Contratto di servizio energia 51322 Ruolo dellrsquoenergy manager 513

3 SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL CALORE 51431 Descrizione generale dei sistemi cogenerativi 51432 Funzionamento e vantaggi della cogenerazione 51433 Tipologie impiantistiche di cogenerazione 51534 Recupero del calore in energia elettrica 51635 Recupero del calore in energia frigorifera 516

4 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI 51841 Sistemi di riscaldamento e di condizionamento 51842 I combustibili 51943 Generatori di energia termica 51944 Elementi radiantidiffondenti 52345 Controllo regolazione e contabilizzazione 524

5 RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA DEGLI ELETTRODOMESTICI 526

6 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NELLrsquoILLUMINAZIONE 52761 Energia ed efficienza luminosa 52762 Sorgenti di luce tradizionali e a LED 52863 La tecnologia LED principio di funzionamento e

criticitagrave 52818 CERTIFICAZIONE ED

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 1 INTRODUZIONE 533 2 DEFINIZIONI 534

21 Definizioni e indirizzi generali 53422 Parametri ed elementi per i calcoli 53523 Tipologia di interventi 53624 Altre definizioni 536

3 RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA AMBITI DI INTERVENTO FINALITAgrave E MODALITAgrave OPERATIVE 537

4 CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI 53741 Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di

intervento e della categoria dellrsquoedificio 53742 Calcolo della trasmittanza termica 53743 Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili 552

5 CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI 55651 Introduzione 55652 Finalitagrave e campo di applicazione del Sistema

nazionale di certificazione degli edifici 56053 Prestazione e classi energetiche degli edifici 560

54 Metodologie di calcolo 56055 Ruolo e competenze del Certificatore energetico 56156 Validitagrave temporale della certificazione energetica 56157 Decorrenze applicative 56258 Norme tecniche di riferimento 562

6 SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO 563 7 PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO

CERTIFICAZIONE ENERGETICA 564 8 TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI

E TRASPARENTI 56881 Determinazione semplificata della trasmittanza

termica dei componenti opachi in edifici esistenti 568

82 Determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti 570

9 PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL TERRENO 571

10 DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI IMPIANTI 572

ELETTROTECNICA19 ELETTROTECNICA 1 ELETTROSTATICA 579

11 Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) 57912 Campo elettrico 57913 Linee di forza 57914 Intensitagrave di campo elettrico 57915 Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico

Tensione elettrica 58016 Teorema di Gauss Densitagrave superficiale 58217 Capacitagrave 58318 Condensatore 58319 Rigiditagrave dielettrica 585110 Energia immagazzinata da un condensatore

carico 585 2 CORRENTI CONTINUE 586

21 Corrente elettrica e densitagrave di corrente 58622 Resistenza e resistivitagrave 58623 Conduttanza e conduttivitagrave 58824 Legge di Ohm 58825 Caduta di tensione 58826 Circuito elettrico 58827 Convenzioni di segno 58828 Ordini di grandezza 58829 Bipoli elettrici 589210 Tipologie di generatori reali 591211 Circuiti in corrente continua 594212 Carica e scarica del condensatore 606213 Dualitagrave e analogie 608214 Energia Potenza Legge di Joule 609215 Rendimento 609216 Quadripoli 610

3 CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI 61431 Magneti naturali 61432 Induzione magnetica 61533 Isteresi magnetica 61634 Legge della circuitazione di Ampere 61635 Applicazione della legge di Ampere al

solenoide 61736 Flusso del vettore B e teorema di Gauss 617

INDICE GENERALE XI

37 Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa 617

38 Tensione magnetica o forza magnetomotrice 61739 Circuiti magnetici 618310 Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz 618311 Autoinduzione Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile 619312 Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze 619313 Espressioni del coefficiente di autoinduzione 619314 Mutua induzione 619315 Energia connessa con i campi magnetici 620316 Espressione del coefficiente di mutua induzione 621317 Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi 621318 Forza portante di un elettromagnete 621319 Fem indotta in un conduttore di lunghezza

l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocitagrave v 622

320 Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I 622

321 Azioni elettrodinamiche 623322 Correnti di Foucault 623

4 SEGNALI E FORME DrsquoONDA 62341 Generalitagrave 62342 Caratteristiche generali dei segnali 62343 Segnali di uso piugrave frequente 625

5 ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE 62851 Generalitagrave 62852 Bipoli puramente resistivi 62853 Bipoli puramente induttivi 62954 Bipoli puramente capacitivi 63055 Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie 63156 Ammettenza 63357 Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale 63558 Potenza in regime sinusoidale 63859 Rifasamento 639510 Potenza complessa Teorema di Boucherot

Potenza deformante 640511 Circuiti risonanti 640512 Adattamento di carico 646513 Adattamento drsquoimpedenza nei circuiti risonanti

parallelo 646 6 SISTEMI TRIFASE 648

61 Definizioni 64862 Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase 64863 Rifasamento di carico trifase 65264 Sistemi dissimmetrici 653

APPENDICE ndash FENOMENI TRANSITORINEI CIRCUITI ELETTRICI LINEARI 655

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1 IL CAMPO DELLE MISURE 671 2 ERRORI DI MISURA 671

21 La misura delle grandezze fisiche 67222 Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dellrsquoerrore 67223 Medie e scarti 673

3 STRUMENTI DI MISURA 67431 Strumenti analogici 674

32 Strumenti digitali 67533 Caratteristiche degli strumenti analogici 67634 Strumenti analogici di laboratorio 676

4 MISURE DI LABORATORIO 67941 Misure di corrente 67942 Misure di tensione 68043 Misure di potenza 68244 Misure di energia 68345 La misura della potenza nei sistemi trifase 684

5 STRUMENTI ELETTRONICI 68651 Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche 68652 Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua 68753 Le misure in corrente alternata 68854 Le misure di forti correnti e di alte tensioni 68955 Le misure di impedenza (o di ammettenza) 69056 Strumenti misuratori di impedenza 690

6 PROVA A VUOTO PROVA IN CORTOCIRCUITO RENDIMENTO DELLE MACCHINE ROTANTI 69461 Macchina asincrona 69462 Macchina sincrona 69663 Motori in corrente continua 698

7 MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE 70171 Introduzione 70172 Unitagrave e definizioni 70173 Metodi per la misura della potenza 70274 La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari 704 8 MISURE DI FREQUENZA PERIODO E FASE 705

81 Principio di funzionamento del contatore elettronico 705

82 I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde 706

83 Precisione delle misure con i contatori numerici 71084 Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo 71185 I contatori reciproci 711

9 ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI 71291 Introduzione 71292 Lrsquoanalizzatore di spettro 71293 Il generatore di inseguimento (tracking

generator) 71594 Glossario dei termini piugrave comuni riguardanti

lrsquouso dellrsquoanalizzatore di spettro 71595 Applicazioni dellrsquoanalizzatore di spettro 71696 Lrsquoanalizzatore di reti 71797 Confronto fra lrsquoanalizzatore di spettro e

lrsquoanalizzatore di reti 71910 MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE 719

101 Introduzione e definizione 719102 Misura del fattore di rumore o della cifra di

rumore 71911 OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE 721

111 Lrsquooscilloscopio analogico 721112 Lrsquooscilloscopio digitale 722113 Le sonde degli oscilloscopi 724

12 COMPATIBILITAgrave ELETTROMAGNETICA 725121 Introduzione 725122 I segnali di disturbo 725

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

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NIC

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manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

VIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

8 BLOCCHI 304 9 QUOTE E TESTI 309

91 Quote 30992 Stili di quota 30993 Testi 31294 Stili di testo 312

10 PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA FINANZIARIA

1 PRINCIPI DI ECONOMIA 31511 Bisogni beni utilitagrave 31512 La produzione 31613 Il mercato 31714 La moneta 31715 Caratteristiche della moneta 317

2 IMPRESA AZIENDA E SOCIETAgrave 31821 Enti economici 31822 Impresa 31823 Azienda 31924 Societagrave 32025 Organizzazione dellrsquoimpresa 32126 Fine dellrsquoimpresa 32227 Utile dellrsquoimpresa 322

3 CAPITOLATI E PREVENTIVI 32331 Contratto 32332 Capitolati 32433 Preventivi 325

4 MATEMATICA FINANZIARIA 32641 Interesse semplice 32642 Interesse composto 32643 Interesse convertibile 32744 Mutui 32845 Riparti 328

11 SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO STRUMENTI E METODI PER LrsquoANALISI E LA VALUTAZIONE DEI RISCHI

1 INTRODUZIONE 331 2 DEFINIZIONI 332 3 VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 4 MODALITAgrave DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 333 5 PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI 334 6 INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI 335 7 STIMA DEI RISCHI 337 8 MISURE DI TUTELA 337 9 PROCEDURE STANDARDIZZATE PER

PICCOLE E MEDIE IMPRESE 34110 DISPOSITIVI DI PROTEZIONE

INDIVIDUALE 34412 QUALITAgrave NEL CONTESTO INDUSTRIALE 1 DEFINIZIONE DI QUALITAgrave 351 2 INNOVATORI DELLA QUALITAgrave 351 3 STORIA DELLA QUALITAgrave 351 4 NASCITA DELLE NORME ISO 9000 353 5 ITER DI CERTIFICAZIONE 356 6 DEFINIZIONE DEI REQUISITI E

ANALISI DEL CLIENTE 357 7 COSTI DELLA NON-QUALITAgrave 358 8 APPROCCIO PER PROCESSI 359 9 I SETTE STRUMENTI DELLA QUALITAgrave 360

91 Il diagramma causa-effetto 36092 La stratificazione dei dati 36193 Le schede di controllo 361

94 Istogramma 36395 I diagrammi di correlazione 36596 Diagramma di Pareto 365

10 CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITAgrave 366101 La capacitagrave di processo 367102 Le carte di controllo 368

13 TECNOLOGIA INDUSTRIALE 1 PROPRIETAgrave DEI MATERIALI 373

11 Tipi di materiali 37312 Tipi di proprietagrave 373

2 PROVE DI LABORATORIO 37721 Relazione sollecitazione-deformazione 37722 Prova di resistenza a trazione 37723 Prova di resistenza a compressione 37724 Prova di resistenza a flessione 37825 Prova di resistenza a torsione 37826 Prova di resistenza a taglio 37827 Prova di resilienza Charpy 37828 Prove di durezza 378

3 FERRO E SUE LEGHE 38031 Ferro 38032 Il processo siderurgico 38033 Il diagramma di stato delle leghe FendashC 38134 Ghisa 38135 Acciaio 383

4 MATERIALI METALLICI NON FERROSI 38641 Alluminio e sue leghe 38642 Rame e sue leghe 38643 Magnesio e sue leghe 38744 Altri elementi 38745 Sinterizzati 388

5 MATERIALI NATURALI 38851 Legno 38852 Rocce 39053 Materiali per costruzioni 39154 Ceramiche 39155 Vetro 391

6 RESINE SINTETICHE 39161 Resine termoplastiche 39162 Resine termoindurenti 391

7 MATERIALI COMPOSITI 39271 Cemento armato 39272 Compositi sintetici 392

8 ALTRI MATERIALI 39281 Abrasivi 39282 Acidi 39283 Combustibili 39284 Detergenti 39285 Fibre tessili 39286 Lubrificanti 39387 Protettivi 39388 Refrattari 393

9 CICLO DI LAVORAZIONE 39391 Metodi di lavorazione 39392 Foglio di lavorazione 39393 Tracciatura 394

10 LAVORAZIONI AL BANCO 394101 Fissaggio del pezzo 394102 Criteri di sicurezza per le lavorazioni 394103 Tipi di lavorazione 394104 Taglio 394105 Limatura 395

INDICE GENERALE IX

106 Piallatura 395107 Foratura 396108 Alesatura 397109 Levigatura 3971010 Piegatura 398

11 LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI 398111 Tornitura 398112 Fresatura 401113 Rettificatura 404

12 COLLEGAMENTI 404121 Tipi di collegamenti 404122 Filettatura 404123 Incastri 405124 Saldatura 407

13 TRATTAMENTI TERMICI 409131 Ciclo termico 409132 Tempra 410133 Rinvenimento 410134 Bonifica 410135 Ricottura 410136 Normalizzazione 411137 Cementazione 411138 Nitrurazione 411

14 AUTOMAZIONE 411141 Macchine a controllo numerico 411142 Centri di lavoro 412143 Robot 413

14 IMPATTO AMBIENTALE 1 ALTERAZIONE DEI SISTEMI ORIGINE DEGLI

INQUINANTI 41511 Generalitagrave 41512 Lrsquoinquinamento atmosferico 41513 Inquinamento del suolo e del sottosuolo 41714 Inquinamento delle acque 418

2 BASI NORMATIVE PER LA TUTELA DEL PATRIMONIO AMBIENTALE VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE 42121 La Valutazione di Impatto Ambientale 42122 La tutela della qualitagrave dellrsquoaria 42323 Tutela del suolo 42424 Tutela delle acque 424

15 IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO E LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI

1 PREMESSA 42711 Definizione e classificazione dei rifiuti 42712 La scala di prioritagrave dellrsquoUnione Europea 42813 Produzione e caratteristiche dei rifiuti urbani 42914 Produzione e caratteristiche dei rifiuti speciali e

dei rifiuti pericolosi 431 2 GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI 431

21 Raccolta differenziata e riciclo 43122 Compostaggio 43223 Selezione e Trattamento Meccanico Biologico

(TMB) 43524 Il combustibile da rifiuto (CDR) e il combustibile

solido secondario (CSS) 43725 Incenerimento 43926 Discarica 440

APPENDICE 1 ndash ESEMPI DI PROCEDURA DI GESTIONE DI UN RIFIUTO SPECIALE 445

APPENDICE 2 ndash IL SISTRI 451

16 ENERGIE RINNOVABILI 1 INTRODUZIONE 453

11 Richiesta di energia primaria nel mondo 45312 Bilancio elettrico italiano 45313 Le energie rinnovabili dati attuali e potenzialitagrave

di sviluppo 45314 I limiti delle energie rinnovabili 45415 Accumulo dellrsquoenergia elettrica 45416 Riserve di energia primaria fossile

accertate e costi 45617 Costo di produzione dellrsquoenergia da

fonti rinnovabili 45618 Incentivi contributi e finanziamenti la

legislazione nazionale e comunitaria 45819 Ritorno energetico sullrsquoinvestimento energetico 460

2 SOLARE FOTOVOLTAICO 46021 Descrizione del fenomeno fisico 46022 Forme e tecnologie costruttive 46223 Descrizione e componenti del sistema 46324 Funzionamento in isola e in rete 46525 Dimensionamento 46626 Aspetti tecnici e normativi per lrsquoinstallazione 47027 Esempio di dimensionamento di un

impianto fotovoltaico da 3 kW 470 3 ENERGIA IDROELETTRICA 471

31 Descrizione della risorsa idrica 47132 Tecnologie attuali 47333 Modalitagrave realizzative per impianti idroelettrici 47334 Aspetti tecnici e normativi 47635 Esempi di impianti mini-idro 477

4 ENERGIA EOLICA 47741 Descrizione della risorsa eolica 47742 Calcolo della massima potenza 47943 Tecnologie attuali e forme costruttive 47944 Scelta del sito e studio anemologico 48045 Studio di fattibilitagrave 48046 Impatto ambientale 48147 Esempio di impianto 481

5 BIOMASSE 48251 Il principio fisico 48252 Classificazione delle biomasse per uso energetico 48353 Calcolo della disponibilitagrave di biomasse 48354 Calcolo del potenziale energetico

delle biomasse 48355 Il potere calorifico 48456 I processi di conversione energetica 48557 Le filiere di conversione energetica 48658 Tipologie di impianto e componenti

caratterizzanti 48659 Dati e caratteristiche delle caldaie e dei generatori

alimentati a biomasse 488 6 ENERGIA GEOTERMICA 488

61 Introduzione 48862 Le pompe di calore geotermiche 48963 Definizione di EER e COP 49064 Scambiatori geotermici 49165 Principali componenti 49166 La progettazione di un impianto geotermico 49267 Esempio di calcolo 494

7 ALTRE FONTI RINNOVABILI 49571 Energia da maree e moto ondoso 49572 Solare termico 49573 Solare termodinamico 497

X Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

74 Sistemi ibridi 498 8 ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E

MISURA DELLrsquoENERGIA 49881 Misura dellrsquoenergia elettrica prodotta 499

17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA 1 INTRODUZIONE 503

11 Il ruolo del risparmio e dellrsquoefficienza energetica 50312 La legislazione europea 50513 La legislazione finanziaria per il risparmio

energetico 50514 Titoli di efficienza energetica (TEE) 51015 Emission Trading e protocollo di Kyoto 512

2 CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO DELLrsquoENERGY MANAGER 51321 Contratto di servizio energia 51322 Ruolo dellrsquoenergy manager 513

3 SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL CALORE 51431 Descrizione generale dei sistemi cogenerativi 51432 Funzionamento e vantaggi della cogenerazione 51433 Tipologie impiantistiche di cogenerazione 51534 Recupero del calore in energia elettrica 51635 Recupero del calore in energia frigorifera 516

4 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI 51841 Sistemi di riscaldamento e di condizionamento 51842 I combustibili 51943 Generatori di energia termica 51944 Elementi radiantidiffondenti 52345 Controllo regolazione e contabilizzazione 524

5 RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA DEGLI ELETTRODOMESTICI 526

6 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NELLrsquoILLUMINAZIONE 52761 Energia ed efficienza luminosa 52762 Sorgenti di luce tradizionali e a LED 52863 La tecnologia LED principio di funzionamento e

criticitagrave 52818 CERTIFICAZIONE ED

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 1 INTRODUZIONE 533 2 DEFINIZIONI 534

21 Definizioni e indirizzi generali 53422 Parametri ed elementi per i calcoli 53523 Tipologia di interventi 53624 Altre definizioni 536

3 RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA AMBITI DI INTERVENTO FINALITAgrave E MODALITAgrave OPERATIVE 537

4 CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI 53741 Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di

intervento e della categoria dellrsquoedificio 53742 Calcolo della trasmittanza termica 53743 Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili 552

5 CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI 55651 Introduzione 55652 Finalitagrave e campo di applicazione del Sistema

nazionale di certificazione degli edifici 56053 Prestazione e classi energetiche degli edifici 560

54 Metodologie di calcolo 56055 Ruolo e competenze del Certificatore energetico 56156 Validitagrave temporale della certificazione energetica 56157 Decorrenze applicative 56258 Norme tecniche di riferimento 562

6 SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO 563 7 PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO

CERTIFICAZIONE ENERGETICA 564 8 TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI

E TRASPARENTI 56881 Determinazione semplificata della trasmittanza

termica dei componenti opachi in edifici esistenti 568

82 Determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti 570

9 PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL TERRENO 571

10 DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI IMPIANTI 572

ELETTROTECNICA19 ELETTROTECNICA 1 ELETTROSTATICA 579

11 Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) 57912 Campo elettrico 57913 Linee di forza 57914 Intensitagrave di campo elettrico 57915 Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico

Tensione elettrica 58016 Teorema di Gauss Densitagrave superficiale 58217 Capacitagrave 58318 Condensatore 58319 Rigiditagrave dielettrica 585110 Energia immagazzinata da un condensatore

carico 585 2 CORRENTI CONTINUE 586

21 Corrente elettrica e densitagrave di corrente 58622 Resistenza e resistivitagrave 58623 Conduttanza e conduttivitagrave 58824 Legge di Ohm 58825 Caduta di tensione 58826 Circuito elettrico 58827 Convenzioni di segno 58828 Ordini di grandezza 58829 Bipoli elettrici 589210 Tipologie di generatori reali 591211 Circuiti in corrente continua 594212 Carica e scarica del condensatore 606213 Dualitagrave e analogie 608214 Energia Potenza Legge di Joule 609215 Rendimento 609216 Quadripoli 610

3 CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI 61431 Magneti naturali 61432 Induzione magnetica 61533 Isteresi magnetica 61634 Legge della circuitazione di Ampere 61635 Applicazione della legge di Ampere al

solenoide 61736 Flusso del vettore B e teorema di Gauss 617

INDICE GENERALE XI

37 Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa 617

38 Tensione magnetica o forza magnetomotrice 61739 Circuiti magnetici 618310 Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz 618311 Autoinduzione Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile 619312 Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze 619313 Espressioni del coefficiente di autoinduzione 619314 Mutua induzione 619315 Energia connessa con i campi magnetici 620316 Espressione del coefficiente di mutua induzione 621317 Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi 621318 Forza portante di un elettromagnete 621319 Fem indotta in un conduttore di lunghezza

l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocitagrave v 622

320 Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I 622

321 Azioni elettrodinamiche 623322 Correnti di Foucault 623

4 SEGNALI E FORME DrsquoONDA 62341 Generalitagrave 62342 Caratteristiche generali dei segnali 62343 Segnali di uso piugrave frequente 625

5 ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE 62851 Generalitagrave 62852 Bipoli puramente resistivi 62853 Bipoli puramente induttivi 62954 Bipoli puramente capacitivi 63055 Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie 63156 Ammettenza 63357 Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale 63558 Potenza in regime sinusoidale 63859 Rifasamento 639510 Potenza complessa Teorema di Boucherot

Potenza deformante 640511 Circuiti risonanti 640512 Adattamento di carico 646513 Adattamento drsquoimpedenza nei circuiti risonanti

parallelo 646 6 SISTEMI TRIFASE 648

61 Definizioni 64862 Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase 64863 Rifasamento di carico trifase 65264 Sistemi dissimmetrici 653

APPENDICE ndash FENOMENI TRANSITORINEI CIRCUITI ELETTRICI LINEARI 655

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1 IL CAMPO DELLE MISURE 671 2 ERRORI DI MISURA 671

21 La misura delle grandezze fisiche 67222 Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dellrsquoerrore 67223 Medie e scarti 673

3 STRUMENTI DI MISURA 67431 Strumenti analogici 674

32 Strumenti digitali 67533 Caratteristiche degli strumenti analogici 67634 Strumenti analogici di laboratorio 676

4 MISURE DI LABORATORIO 67941 Misure di corrente 67942 Misure di tensione 68043 Misure di potenza 68244 Misure di energia 68345 La misura della potenza nei sistemi trifase 684

5 STRUMENTI ELETTRONICI 68651 Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche 68652 Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua 68753 Le misure in corrente alternata 68854 Le misure di forti correnti e di alte tensioni 68955 Le misure di impedenza (o di ammettenza) 69056 Strumenti misuratori di impedenza 690

6 PROVA A VUOTO PROVA IN CORTOCIRCUITO RENDIMENTO DELLE MACCHINE ROTANTI 69461 Macchina asincrona 69462 Macchina sincrona 69663 Motori in corrente continua 698

7 MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE 70171 Introduzione 70172 Unitagrave e definizioni 70173 Metodi per la misura della potenza 70274 La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari 704 8 MISURE DI FREQUENZA PERIODO E FASE 705

81 Principio di funzionamento del contatore elettronico 705

82 I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde 706

83 Precisione delle misure con i contatori numerici 71084 Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo 71185 I contatori reciproci 711

9 ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI 71291 Introduzione 71292 Lrsquoanalizzatore di spettro 71293 Il generatore di inseguimento (tracking

generator) 71594 Glossario dei termini piugrave comuni riguardanti

lrsquouso dellrsquoanalizzatore di spettro 71595 Applicazioni dellrsquoanalizzatore di spettro 71696 Lrsquoanalizzatore di reti 71797 Confronto fra lrsquoanalizzatore di spettro e

lrsquoanalizzatore di reti 71910 MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE 719

101 Introduzione e definizione 719102 Misura del fattore di rumore o della cifra di

rumore 71911 OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE 721

111 Lrsquooscilloscopio analogico 721112 Lrsquooscilloscopio digitale 722113 Le sonde degli oscilloscopi 724

12 COMPATIBILITAgrave ELETTROMAGNETICA 725121 Introduzione 725122 I segnali di disturbo 725

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

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NIC

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manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

INDICE GENERALE IX

106 Piallatura 395107 Foratura 396108 Alesatura 397109 Levigatura 3971010 Piegatura 398

11 LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI 398111 Tornitura 398112 Fresatura 401113 Rettificatura 404

12 COLLEGAMENTI 404121 Tipi di collegamenti 404122 Filettatura 404123 Incastri 405124 Saldatura 407

13 TRATTAMENTI TERMICI 409131 Ciclo termico 409132 Tempra 410133 Rinvenimento 410134 Bonifica 410135 Ricottura 410136 Normalizzazione 411137 Cementazione 411138 Nitrurazione 411

14 AUTOMAZIONE 411141 Macchine a controllo numerico 411142 Centri di lavoro 412143 Robot 413

14 IMPATTO AMBIENTALE 1 ALTERAZIONE DEI SISTEMI ORIGINE DEGLI

INQUINANTI 41511 Generalitagrave 41512 Lrsquoinquinamento atmosferico 41513 Inquinamento del suolo e del sottosuolo 41714 Inquinamento delle acque 418

2 BASI NORMATIVE PER LA TUTELA DEL PATRIMONIO AMBIENTALE VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE 42121 La Valutazione di Impatto Ambientale 42122 La tutela della qualitagrave dellrsquoaria 42323 Tutela del suolo 42424 Tutela delle acque 424

15 IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO E LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI

1 PREMESSA 42711 Definizione e classificazione dei rifiuti 42712 La scala di prioritagrave dellrsquoUnione Europea 42813 Produzione e caratteristiche dei rifiuti urbani 42914 Produzione e caratteristiche dei rifiuti speciali e

dei rifiuti pericolosi 431 2 GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI 431

21 Raccolta differenziata e riciclo 43122 Compostaggio 43223 Selezione e Trattamento Meccanico Biologico

(TMB) 43524 Il combustibile da rifiuto (CDR) e il combustibile

solido secondario (CSS) 43725 Incenerimento 43926 Discarica 440

APPENDICE 1 ndash ESEMPI DI PROCEDURA DI GESTIONE DI UN RIFIUTO SPECIALE 445

APPENDICE 2 ndash IL SISTRI 451

16 ENERGIE RINNOVABILI 1 INTRODUZIONE 453

11 Richiesta di energia primaria nel mondo 45312 Bilancio elettrico italiano 45313 Le energie rinnovabili dati attuali e potenzialitagrave

di sviluppo 45314 I limiti delle energie rinnovabili 45415 Accumulo dellrsquoenergia elettrica 45416 Riserve di energia primaria fossile

accertate e costi 45617 Costo di produzione dellrsquoenergia da

fonti rinnovabili 45618 Incentivi contributi e finanziamenti la

legislazione nazionale e comunitaria 45819 Ritorno energetico sullrsquoinvestimento energetico 460

2 SOLARE FOTOVOLTAICO 46021 Descrizione del fenomeno fisico 46022 Forme e tecnologie costruttive 46223 Descrizione e componenti del sistema 46324 Funzionamento in isola e in rete 46525 Dimensionamento 46626 Aspetti tecnici e normativi per lrsquoinstallazione 47027 Esempio di dimensionamento di un

impianto fotovoltaico da 3 kW 470 3 ENERGIA IDROELETTRICA 471

31 Descrizione della risorsa idrica 47132 Tecnologie attuali 47333 Modalitagrave realizzative per impianti idroelettrici 47334 Aspetti tecnici e normativi 47635 Esempi di impianti mini-idro 477

4 ENERGIA EOLICA 47741 Descrizione della risorsa eolica 47742 Calcolo della massima potenza 47943 Tecnologie attuali e forme costruttive 47944 Scelta del sito e studio anemologico 48045 Studio di fattibilitagrave 48046 Impatto ambientale 48147 Esempio di impianto 481

5 BIOMASSE 48251 Il principio fisico 48252 Classificazione delle biomasse per uso energetico 48353 Calcolo della disponibilitagrave di biomasse 48354 Calcolo del potenziale energetico

delle biomasse 48355 Il potere calorifico 48456 I processi di conversione energetica 48557 Le filiere di conversione energetica 48658 Tipologie di impianto e componenti

caratterizzanti 48659 Dati e caratteristiche delle caldaie e dei generatori

alimentati a biomasse 488 6 ENERGIA GEOTERMICA 488

61 Introduzione 48862 Le pompe di calore geotermiche 48963 Definizione di EER e COP 49064 Scambiatori geotermici 49165 Principali componenti 49166 La progettazione di un impianto geotermico 49267 Esempio di calcolo 494

7 ALTRE FONTI RINNOVABILI 49571 Energia da maree e moto ondoso 49572 Solare termico 49573 Solare termodinamico 497

X Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

74 Sistemi ibridi 498 8 ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E

MISURA DELLrsquoENERGIA 49881 Misura dellrsquoenergia elettrica prodotta 499

17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA 1 INTRODUZIONE 503

11 Il ruolo del risparmio e dellrsquoefficienza energetica 50312 La legislazione europea 50513 La legislazione finanziaria per il risparmio

energetico 50514 Titoli di efficienza energetica (TEE) 51015 Emission Trading e protocollo di Kyoto 512

2 CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO DELLrsquoENERGY MANAGER 51321 Contratto di servizio energia 51322 Ruolo dellrsquoenergy manager 513

3 SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL CALORE 51431 Descrizione generale dei sistemi cogenerativi 51432 Funzionamento e vantaggi della cogenerazione 51433 Tipologie impiantistiche di cogenerazione 51534 Recupero del calore in energia elettrica 51635 Recupero del calore in energia frigorifera 516

4 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI 51841 Sistemi di riscaldamento e di condizionamento 51842 I combustibili 51943 Generatori di energia termica 51944 Elementi radiantidiffondenti 52345 Controllo regolazione e contabilizzazione 524

5 RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA DEGLI ELETTRODOMESTICI 526

6 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NELLrsquoILLUMINAZIONE 52761 Energia ed efficienza luminosa 52762 Sorgenti di luce tradizionali e a LED 52863 La tecnologia LED principio di funzionamento e

criticitagrave 52818 CERTIFICAZIONE ED

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 1 INTRODUZIONE 533 2 DEFINIZIONI 534

21 Definizioni e indirizzi generali 53422 Parametri ed elementi per i calcoli 53523 Tipologia di interventi 53624 Altre definizioni 536

3 RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA AMBITI DI INTERVENTO FINALITAgrave E MODALITAgrave OPERATIVE 537

4 CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI 53741 Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di

intervento e della categoria dellrsquoedificio 53742 Calcolo della trasmittanza termica 53743 Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili 552

5 CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI 55651 Introduzione 55652 Finalitagrave e campo di applicazione del Sistema

nazionale di certificazione degli edifici 56053 Prestazione e classi energetiche degli edifici 560

54 Metodologie di calcolo 56055 Ruolo e competenze del Certificatore energetico 56156 Validitagrave temporale della certificazione energetica 56157 Decorrenze applicative 56258 Norme tecniche di riferimento 562

6 SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO 563 7 PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO

CERTIFICAZIONE ENERGETICA 564 8 TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI

E TRASPARENTI 56881 Determinazione semplificata della trasmittanza

termica dei componenti opachi in edifici esistenti 568

82 Determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti 570

9 PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL TERRENO 571

10 DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI IMPIANTI 572

ELETTROTECNICA19 ELETTROTECNICA 1 ELETTROSTATICA 579

11 Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) 57912 Campo elettrico 57913 Linee di forza 57914 Intensitagrave di campo elettrico 57915 Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico

Tensione elettrica 58016 Teorema di Gauss Densitagrave superficiale 58217 Capacitagrave 58318 Condensatore 58319 Rigiditagrave dielettrica 585110 Energia immagazzinata da un condensatore

carico 585 2 CORRENTI CONTINUE 586

21 Corrente elettrica e densitagrave di corrente 58622 Resistenza e resistivitagrave 58623 Conduttanza e conduttivitagrave 58824 Legge di Ohm 58825 Caduta di tensione 58826 Circuito elettrico 58827 Convenzioni di segno 58828 Ordini di grandezza 58829 Bipoli elettrici 589210 Tipologie di generatori reali 591211 Circuiti in corrente continua 594212 Carica e scarica del condensatore 606213 Dualitagrave e analogie 608214 Energia Potenza Legge di Joule 609215 Rendimento 609216 Quadripoli 610

3 CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI 61431 Magneti naturali 61432 Induzione magnetica 61533 Isteresi magnetica 61634 Legge della circuitazione di Ampere 61635 Applicazione della legge di Ampere al

solenoide 61736 Flusso del vettore B e teorema di Gauss 617

INDICE GENERALE XI

37 Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa 617

38 Tensione magnetica o forza magnetomotrice 61739 Circuiti magnetici 618310 Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz 618311 Autoinduzione Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile 619312 Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze 619313 Espressioni del coefficiente di autoinduzione 619314 Mutua induzione 619315 Energia connessa con i campi magnetici 620316 Espressione del coefficiente di mutua induzione 621317 Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi 621318 Forza portante di un elettromagnete 621319 Fem indotta in un conduttore di lunghezza

l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocitagrave v 622

320 Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I 622

321 Azioni elettrodinamiche 623322 Correnti di Foucault 623

4 SEGNALI E FORME DrsquoONDA 62341 Generalitagrave 62342 Caratteristiche generali dei segnali 62343 Segnali di uso piugrave frequente 625

5 ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE 62851 Generalitagrave 62852 Bipoli puramente resistivi 62853 Bipoli puramente induttivi 62954 Bipoli puramente capacitivi 63055 Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie 63156 Ammettenza 63357 Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale 63558 Potenza in regime sinusoidale 63859 Rifasamento 639510 Potenza complessa Teorema di Boucherot

Potenza deformante 640511 Circuiti risonanti 640512 Adattamento di carico 646513 Adattamento drsquoimpedenza nei circuiti risonanti

parallelo 646 6 SISTEMI TRIFASE 648

61 Definizioni 64862 Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase 64863 Rifasamento di carico trifase 65264 Sistemi dissimmetrici 653

APPENDICE ndash FENOMENI TRANSITORINEI CIRCUITI ELETTRICI LINEARI 655

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1 IL CAMPO DELLE MISURE 671 2 ERRORI DI MISURA 671

21 La misura delle grandezze fisiche 67222 Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dellrsquoerrore 67223 Medie e scarti 673

3 STRUMENTI DI MISURA 67431 Strumenti analogici 674

32 Strumenti digitali 67533 Caratteristiche degli strumenti analogici 67634 Strumenti analogici di laboratorio 676

4 MISURE DI LABORATORIO 67941 Misure di corrente 67942 Misure di tensione 68043 Misure di potenza 68244 Misure di energia 68345 La misura della potenza nei sistemi trifase 684

5 STRUMENTI ELETTRONICI 68651 Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche 68652 Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua 68753 Le misure in corrente alternata 68854 Le misure di forti correnti e di alte tensioni 68955 Le misure di impedenza (o di ammettenza) 69056 Strumenti misuratori di impedenza 690

6 PROVA A VUOTO PROVA IN CORTOCIRCUITO RENDIMENTO DELLE MACCHINE ROTANTI 69461 Macchina asincrona 69462 Macchina sincrona 69663 Motori in corrente continua 698

7 MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE 70171 Introduzione 70172 Unitagrave e definizioni 70173 Metodi per la misura della potenza 70274 La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari 704 8 MISURE DI FREQUENZA PERIODO E FASE 705

81 Principio di funzionamento del contatore elettronico 705

82 I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde 706

83 Precisione delle misure con i contatori numerici 71084 Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo 71185 I contatori reciproci 711

9 ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI 71291 Introduzione 71292 Lrsquoanalizzatore di spettro 71293 Il generatore di inseguimento (tracking

generator) 71594 Glossario dei termini piugrave comuni riguardanti

lrsquouso dellrsquoanalizzatore di spettro 71595 Applicazioni dellrsquoanalizzatore di spettro 71696 Lrsquoanalizzatore di reti 71797 Confronto fra lrsquoanalizzatore di spettro e

lrsquoanalizzatore di reti 71910 MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE 719

101 Introduzione e definizione 719102 Misura del fattore di rumore o della cifra di

rumore 71911 OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE 721

111 Lrsquooscilloscopio analogico 721112 Lrsquooscilloscopio digitale 722113 Le sonde degli oscilloscopi 724

12 COMPATIBILITAgrave ELETTROMAGNETICA 725121 Introduzione 725122 I segnali di disturbo 725

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

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manuale

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MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

X Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

74 Sistemi ibridi 498 8 ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E

MISURA DELLrsquoENERGIA 49881 Misura dellrsquoenergia elettrica prodotta 499

17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA 1 INTRODUZIONE 503

11 Il ruolo del risparmio e dellrsquoefficienza energetica 50312 La legislazione europea 50513 La legislazione finanziaria per il risparmio

energetico 50514 Titoli di efficienza energetica (TEE) 51015 Emission Trading e protocollo di Kyoto 512

2 CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO DELLrsquoENERGY MANAGER 51321 Contratto di servizio energia 51322 Ruolo dellrsquoenergy manager 513

3 SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL CALORE 51431 Descrizione generale dei sistemi cogenerativi 51432 Funzionamento e vantaggi della cogenerazione 51433 Tipologie impiantistiche di cogenerazione 51534 Recupero del calore in energia elettrica 51635 Recupero del calore in energia frigorifera 516

4 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI 51841 Sistemi di riscaldamento e di condizionamento 51842 I combustibili 51943 Generatori di energia termica 51944 Elementi radiantidiffondenti 52345 Controllo regolazione e contabilizzazione 524

5 RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA DEGLI ELETTRODOMESTICI 526

6 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NELLrsquoILLUMINAZIONE 52761 Energia ed efficienza luminosa 52762 Sorgenti di luce tradizionali e a LED 52863 La tecnologia LED principio di funzionamento e

criticitagrave 52818 CERTIFICAZIONE ED

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 1 INTRODUZIONE 533 2 DEFINIZIONI 534

21 Definizioni e indirizzi generali 53422 Parametri ed elementi per i calcoli 53523 Tipologia di interventi 53624 Altre definizioni 536

3 RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA AMBITI DI INTERVENTO FINALITAgrave E MODALITAgrave OPERATIVE 537

4 CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI 53741 Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di

intervento e della categoria dellrsquoedificio 53742 Calcolo della trasmittanza termica 53743 Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili 552

5 CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI 55651 Introduzione 55652 Finalitagrave e campo di applicazione del Sistema

nazionale di certificazione degli edifici 56053 Prestazione e classi energetiche degli edifici 560

54 Metodologie di calcolo 56055 Ruolo e competenze del Certificatore energetico 56156 Validitagrave temporale della certificazione energetica 56157 Decorrenze applicative 56258 Norme tecniche di riferimento 562

6 SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO 563 7 PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO

CERTIFICAZIONE ENERGETICA 564 8 TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI

E TRASPARENTI 56881 Determinazione semplificata della trasmittanza

termica dei componenti opachi in edifici esistenti 568

82 Determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti 570

9 PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL TERRENO 571

10 DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI IMPIANTI 572

ELETTROTECNICA19 ELETTROTECNICA 1 ELETTROSTATICA 579

11 Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) 57912 Campo elettrico 57913 Linee di forza 57914 Intensitagrave di campo elettrico 57915 Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico

Tensione elettrica 58016 Teorema di Gauss Densitagrave superficiale 58217 Capacitagrave 58318 Condensatore 58319 Rigiditagrave dielettrica 585110 Energia immagazzinata da un condensatore

carico 585 2 CORRENTI CONTINUE 586

21 Corrente elettrica e densitagrave di corrente 58622 Resistenza e resistivitagrave 58623 Conduttanza e conduttivitagrave 58824 Legge di Ohm 58825 Caduta di tensione 58826 Circuito elettrico 58827 Convenzioni di segno 58828 Ordini di grandezza 58829 Bipoli elettrici 589210 Tipologie di generatori reali 591211 Circuiti in corrente continua 594212 Carica e scarica del condensatore 606213 Dualitagrave e analogie 608214 Energia Potenza Legge di Joule 609215 Rendimento 609216 Quadripoli 610

3 CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI 61431 Magneti naturali 61432 Induzione magnetica 61533 Isteresi magnetica 61634 Legge della circuitazione di Ampere 61635 Applicazione della legge di Ampere al

solenoide 61736 Flusso del vettore B e teorema di Gauss 617

INDICE GENERALE XI

37 Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa 617

38 Tensione magnetica o forza magnetomotrice 61739 Circuiti magnetici 618310 Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz 618311 Autoinduzione Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile 619312 Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze 619313 Espressioni del coefficiente di autoinduzione 619314 Mutua induzione 619315 Energia connessa con i campi magnetici 620316 Espressione del coefficiente di mutua induzione 621317 Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi 621318 Forza portante di un elettromagnete 621319 Fem indotta in un conduttore di lunghezza

l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocitagrave v 622

320 Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I 622

321 Azioni elettrodinamiche 623322 Correnti di Foucault 623

4 SEGNALI E FORME DrsquoONDA 62341 Generalitagrave 62342 Caratteristiche generali dei segnali 62343 Segnali di uso piugrave frequente 625

5 ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE 62851 Generalitagrave 62852 Bipoli puramente resistivi 62853 Bipoli puramente induttivi 62954 Bipoli puramente capacitivi 63055 Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie 63156 Ammettenza 63357 Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale 63558 Potenza in regime sinusoidale 63859 Rifasamento 639510 Potenza complessa Teorema di Boucherot

Potenza deformante 640511 Circuiti risonanti 640512 Adattamento di carico 646513 Adattamento drsquoimpedenza nei circuiti risonanti

parallelo 646 6 SISTEMI TRIFASE 648

61 Definizioni 64862 Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase 64863 Rifasamento di carico trifase 65264 Sistemi dissimmetrici 653

APPENDICE ndash FENOMENI TRANSITORINEI CIRCUITI ELETTRICI LINEARI 655

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1 IL CAMPO DELLE MISURE 671 2 ERRORI DI MISURA 671

21 La misura delle grandezze fisiche 67222 Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dellrsquoerrore 67223 Medie e scarti 673

3 STRUMENTI DI MISURA 67431 Strumenti analogici 674

32 Strumenti digitali 67533 Caratteristiche degli strumenti analogici 67634 Strumenti analogici di laboratorio 676

4 MISURE DI LABORATORIO 67941 Misure di corrente 67942 Misure di tensione 68043 Misure di potenza 68244 Misure di energia 68345 La misura della potenza nei sistemi trifase 684

5 STRUMENTI ELETTRONICI 68651 Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche 68652 Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua 68753 Le misure in corrente alternata 68854 Le misure di forti correnti e di alte tensioni 68955 Le misure di impedenza (o di ammettenza) 69056 Strumenti misuratori di impedenza 690

6 PROVA A VUOTO PROVA IN CORTOCIRCUITO RENDIMENTO DELLE MACCHINE ROTANTI 69461 Macchina asincrona 69462 Macchina sincrona 69663 Motori in corrente continua 698

7 MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE 70171 Introduzione 70172 Unitagrave e definizioni 70173 Metodi per la misura della potenza 70274 La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari 704 8 MISURE DI FREQUENZA PERIODO E FASE 705

81 Principio di funzionamento del contatore elettronico 705

82 I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde 706

83 Precisione delle misure con i contatori numerici 71084 Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo 71185 I contatori reciproci 711

9 ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI 71291 Introduzione 71292 Lrsquoanalizzatore di spettro 71293 Il generatore di inseguimento (tracking

generator) 71594 Glossario dei termini piugrave comuni riguardanti

lrsquouso dellrsquoanalizzatore di spettro 71595 Applicazioni dellrsquoanalizzatore di spettro 71696 Lrsquoanalizzatore di reti 71797 Confronto fra lrsquoanalizzatore di spettro e

lrsquoanalizzatore di reti 71910 MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE 719

101 Introduzione e definizione 719102 Misura del fattore di rumore o della cifra di

rumore 71911 OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE 721

111 Lrsquooscilloscopio analogico 721112 Lrsquooscilloscopio digitale 722113 Le sonde degli oscilloscopi 724

12 COMPATIBILITAgrave ELETTROMAGNETICA 725121 Introduzione 725122 I segnali di disturbo 725

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

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MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

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9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

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• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

INDICE GENERALE XI

37 Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa 617

38 Tensione magnetica o forza magnetomotrice 61739 Circuiti magnetici 618310 Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz 618311 Autoinduzione Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile 619312 Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze 619313 Espressioni del coefficiente di autoinduzione 619314 Mutua induzione 619315 Energia connessa con i campi magnetici 620316 Espressione del coefficiente di mutua induzione 621317 Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi 621318 Forza portante di un elettromagnete 621319 Fem indotta in un conduttore di lunghezza

l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocitagrave v 622

320 Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I 622

321 Azioni elettrodinamiche 623322 Correnti di Foucault 623

4 SEGNALI E FORME DrsquoONDA 62341 Generalitagrave 62342 Caratteristiche generali dei segnali 62343 Segnali di uso piugrave frequente 625

5 ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE 62851 Generalitagrave 62852 Bipoli puramente resistivi 62853 Bipoli puramente induttivi 62954 Bipoli puramente capacitivi 63055 Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie 63156 Ammettenza 63357 Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale 63558 Potenza in regime sinusoidale 63859 Rifasamento 639510 Potenza complessa Teorema di Boucherot

Potenza deformante 640511 Circuiti risonanti 640512 Adattamento di carico 646513 Adattamento drsquoimpedenza nei circuiti risonanti

parallelo 646 6 SISTEMI TRIFASE 648

61 Definizioni 64862 Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase 64863 Rifasamento di carico trifase 65264 Sistemi dissimmetrici 653

APPENDICE ndash FENOMENI TRANSITORINEI CIRCUITI ELETTRICI LINEARI 655

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1 IL CAMPO DELLE MISURE 671 2 ERRORI DI MISURA 671

21 La misura delle grandezze fisiche 67222 Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dellrsquoerrore 67223 Medie e scarti 673

3 STRUMENTI DI MISURA 67431 Strumenti analogici 674

32 Strumenti digitali 67533 Caratteristiche degli strumenti analogici 67634 Strumenti analogici di laboratorio 676

4 MISURE DI LABORATORIO 67941 Misure di corrente 67942 Misure di tensione 68043 Misure di potenza 68244 Misure di energia 68345 La misura della potenza nei sistemi trifase 684

5 STRUMENTI ELETTRONICI 68651 Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche 68652 Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua 68753 Le misure in corrente alternata 68854 Le misure di forti correnti e di alte tensioni 68955 Le misure di impedenza (o di ammettenza) 69056 Strumenti misuratori di impedenza 690

6 PROVA A VUOTO PROVA IN CORTOCIRCUITO RENDIMENTO DELLE MACCHINE ROTANTI 69461 Macchina asincrona 69462 Macchina sincrona 69663 Motori in corrente continua 698

7 MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE 70171 Introduzione 70172 Unitagrave e definizioni 70173 Metodi per la misura della potenza 70274 La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari 704 8 MISURE DI FREQUENZA PERIODO E FASE 705

81 Principio di funzionamento del contatore elettronico 705

82 I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde 706

83 Precisione delle misure con i contatori numerici 71084 Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo 71185 I contatori reciproci 711

9 ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI 71291 Introduzione 71292 Lrsquoanalizzatore di spettro 71293 Il generatore di inseguimento (tracking

generator) 71594 Glossario dei termini piugrave comuni riguardanti

lrsquouso dellrsquoanalizzatore di spettro 71595 Applicazioni dellrsquoanalizzatore di spettro 71696 Lrsquoanalizzatore di reti 71797 Confronto fra lrsquoanalizzatore di spettro e

lrsquoanalizzatore di reti 71910 MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE 719

101 Introduzione e definizione 719102 Misura del fattore di rumore o della cifra di

rumore 71911 OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE 721

111 Lrsquooscilloscopio analogico 721112 Lrsquooscilloscopio digitale 722113 Le sonde degli oscilloscopi 724

12 COMPATIBILITAgrave ELETTROMAGNETICA 725121 Introduzione 725122 I segnali di disturbo 725

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

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• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
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• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

XII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

123 I livelli di disturbo tollerabili 726124 La misura del rumore condotto 727125 Confronto fra i livelli di rumore misurati

secondo normative diverse 728126 La misura del rumore irradiato 728127 Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione 730128 La suscettibilitagrave elettromagnetica 731

21 CONVERTITORI STATICI 1 RADDRIZZATORI 733

11 Introduzione 73312 Classificazione 73313 Raddrizzatore trifase a onda intera su carico

ohmico e induttivo 73414 Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori 73415 Filtri 73516 Protezioni dei raddrizzatori 735

2 CONVERTITORI CACC A CONTROLLO DI FASE 73521 Introduzione 73522 Convertitori rigenerativi e non rigenerativi

monofase 73623 Circuiti monofase a onda intera 73724 Circuiti trifase a semionda 73725 Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice 74026 Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice 74027 Filtraggio nei convertitori con tiristori 74028 Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori 74129 Convertitori a controllo di fase reazionati 742

3 CONVERTITORI CACAA CONTROLLO DI FASE 74331 Generalitagrave 74332 Cicloconvertitori 744

4 REGOLATORI A COMMUTAZIONE 74641 Generalitagrave 74642 Tipologie dei regolatori a commutazione 74643 Circuiti di controllo 74744 Circuiti di protezione e ausiliari 74845 Regolatori a tiristori (chopper) 748

5 CONVERTITORI CCCC 74951 Convertitori autooscillanti 74952 Convertitore flyback 75053 Convertitore forward 75154 Configurazione push-pull 75255 Convertitore di Cuk 75256 Configurazioni a mezzo ponte e a ponte 75257 Convertitori a uscite multiple 75358 Convertitori risonanti e quasi risonanti 75359 Convertitori in classe E 754510 Circuiti ausiliari 755

6 CONVERTITORI CCCA 75661 Generalitagrave 75662 Inverter a transistor 75663 Inverter a ferrorisonanza 75864 Inverter a tiristori 75965 Inverter trifase 760

APPENDICE ndash SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE 763

22 ELETTRONICA ANALOGICA 1 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 765

2 DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI 76521 Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti

e integrati 76522 Circuiti equivalenti elettrici 766

3 CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI 76631 Circuito equivalente per i transistor bipolari 76632 Circuito equivalente dei transistor a effetto di

campo 767 4 RETI DI POLARIZZAZIONE 767

41 Generalitagrave 76742 Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT 76843 Polarizzazione dei circuiti integrati lineari 76844 Polarizzazione del JFET 768

5 ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA 769 6 REAZIONE NELLrsquoANALISI E NEL PROGETTO

DEGLI AMPLIFICATORI 77061 Effetti della retroazione 771

7 ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771

8 STABILITAgrave DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 771 9 SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI 771

91 Generalitagrave 77110 AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA

AMPIEZZA 772101 Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze 772102 Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze 77211 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 772

111 Introduzione 772112 Amplificatore operazionale ideale 773113 Amplificatore operazionale reale 773114 Configurazioni circuitali di base 775115 Regole per lrsquoanalisi semplificata 775116 Comportamento dellrsquoAO a frequenze elevate 776117 Compensazione in frequenza 776118 Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset 777119 Comportamento dellrsquoAO per grandi segnali 778

12 APPLICAZIONI LINEARI DEGLI AO 778121 Amplificatori differenziali 778122 Sommatori 778123 Convertitore corrente-tensione 779124 Convertitori tensione-corrente 779125 Amplificatori di corrente 780126 Integratore 780127 Derivatore 781128 Amplificatori in corrente alternata 781129 Generatori di tensione continua 7821210 Generatori di corrente continua 782

13 APPLICAZIONI NON LINEARI DELLrsquoAO 783131 Raddrizzatore di precisione 783132 Amplificatore logaritmico 784

14 COMPARATORI E LIMITATORI 784141 Comparatore 784142 Rivelatore del passaggio per zero 784143 Trigger di Schmitt 785144 Limitatori di tensione 786

15 FILTRI ELETTRONICI 786151 Quadripoli lineari 786

16 FILTRI PASSIVI 787161 Filtri RC e RL (1deg ordine) 788162 Filtri RLC (2deg ordine) 789

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

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manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

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Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

INDICE GENERALE XIII

17 FILTRI ATTIVI 790171 Filtri attivi del 1deg ordine 792172 Filtri attivi del 2deg ordine 792173 Filtri attivi VCVS 792174 Filtro VCVS passa basso 793175 Filtro VCVS passa alto 793176 Filtri a reazione multipla passa banda 793177 Filtri attivi universali (a variabili di stato) 794178 Filtri universali integrati 795179 Filtri attivi di ordine superiore 796

18 OSCILLATORI 796181 Prestazioni 796

19 CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE 79620 OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC 797201 Oscillatore a ponte di Wien 797202 Oscillatore a T-pontato 797203 Oscillatori a sfasamento 797

21 OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA 797211 Oscillatori a quarzo 798

22 GENERATORI DI SEGNALE 799221 Generatore drsquoonda quadra 799222 Generatore drsquoonda triangolare 799223 Circuiti integrati temporizzatori 800

23 ELETTRONICA DIGITALE 1 SISTEMI DI NUMERAZIONE 803

11 Definizioni 803 2 PORTE LOGICHE 803

21 Definizioni 80322 Logica positiva e negativa 80323 Porte logiche elementari 80424 Porte logiche universali 80425 Porte XOR e XNOR 80426 Porte logiche speciali 80627 Gating dei segnali digitali 807

3 CIRCUITI COMBINATORI 80731 Sintesi di circuiti combinatori 80732 Analisi di circuiti combinatori 80933 Itinerari e livelli 810

4 CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI 81341 Definizioni 81342 Codificatore (encoder) 81343 Decodificatore (decoder) 81444 Multiplexer 81545 Demultiplexer 81646 Comparatore 81747 Generatorerivelatore di paritagrave 81748 Convertitore di codice 81749 Circuiti aritmetici 817

5 LATCH E FLIP-FLOP 81951 Latch SR 81952 Il problema della corsa critica 82253 Flip-flop comandati su un fronte di clock 82254 Tecnica della commutazione sul fronte di clock 82255 Flip-flop pulse triggered 82456 Flip-flop data lock-out 82557 Flip-flop SR 82558 Flip-flop D 82559 Flip-flop JK 826510 Flip-flop T 826511 Ingressi asincroni 826512 Caratteristiche statiche e dinamiche 827

6 REGISTRI 82861 Classificazione e caratteristiche 82862 Registri a scorrimento (shift register) 82963 Registri di memoria 832

7 CONTATORI 83371 Caratteristiche e classificazione 83372 Contatori asincroni 83473 Contatori asincroni con modulo M lt 2n 83774 Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 83975 Contatori sincroni 84076 Contatori sincroni con M lt 2n 84477 Limiti di funzionamento dei contatori sincroni 84678 Confronto tra contatori sincroni e asincroni 84779 Contatori a piugrave decadi 848710 Contatori come divisori di frequenza 848711 Contatori integrati MSI TTL e CMOS 849

8 MEMORIE 84981 Caratteristiche e classificazione 84982 Memorie a lettura e scrittura (RAM) 85183 RAM statica 85184 RAM dinamica 85385 Confronto tra SRAM e DRAM 85386 ROM 85487 ROM a maschera 85488 ROM programmabili 85489 Banco di memoria 857

9 DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI 85891 PLD 85992 SPLD 85993 ASIC full custom 86094 ASIC semicustom 86095 Linguaggi di programmazione 860

10 FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE 861101 Scale di integrazione degli integrati digitali 861102 Caratteristiche delle famiglie logiche 861103 Famiglia logica TTL 864104 Famiglia logica CMOS 865105 Famiglia logica BiCMOS 867106 Famiglia logica ECL 867107 Interfacciamento tra famiglie logiche 867

11 SISTEMI DI NUMERAZIONE 868111 Sistema di numerazione binario 868112 Sistema di numerazione esadecimale 868113 Conversione tra sistemi di numerazione 868114 Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema

binario 869115 Le quattro operazioni nel sistema binario 871116 Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 87112 CODICI BINARI 871

121 Definizioni 871122 Codici numerici 872123 Codici alfanumerici 873124 Codici a controllo di errore 873

13 ALGEBRA DI BOOLE 874131 Definizioni 874132 Operazioni booleane elementari 874133 Teoremi proprietagrave e regole 875134 Funzioni booleane 876135 Condizioni non specificate 878136 Operazioni universali 879137 Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana 879

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

NIC

A

manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

XIV Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1 MICROPROCESSORI 883

11 Parametri e prestazioni 88312 Architettura 88313 Linguaggio di programmazione 88914 Tecniche di indirizzamento 89115 Il microprocessore 80868088 89116 CISC e RISC 892

2 MICROCONTROLLORI 89321 Il microcontrollore PIC 16F84A 894

3 ARDUINO 90731 Caratteristiche della scheda Arduino Uno 90832 Input e Output 90833 Sintassi del linguaggio C per Arduino 90934 Informazioni generali sulla programmazione di

Arduino 90935 Struttura di un programma (sketch) 90936 Le istruzioni fondamentali 91037 Lettura e scrittura di valori digitali sui pin 91038 Lettura di valori analogici sui pin 91039 Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3 5 6 9 10 11) 911310 Strutture di controllo del flusso del programma 911311 Funzioni matematiche e trigonometriche 913312 Le funzioni 913313 Gli interrupt 914314 Le librerie 914

25 MACCHINE ELETTRICHE 1 CLASSIFICAZIONE 917 2 MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE 91821 Il rendimento 91822 Le perdite nelle macchine elettriche 91823 Comportamento termico 92124 Prove e collaudo delle macchine elettriche 923

3 TRASFORMATORE MONOFASE 92531 Considerazioni sui flussi magnetici 92532 Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze Fase

delle tensioni indotte e delle correnti 92633 Equazioni fondamentali in regime sinusoidale 92634 Funzionamento a carico Diagramma vettoriale 92835 Funzionamento a vuoto 92936 Funzionamento in corto circuito 93037 Trasformatore ideale 93038 Reti equivalenti 93239 Caduta di tensione 935310 Caratteristiche esterne 938311 Perdite e rendimento 939312 Parallelo dei trasformatori 939313 Prove a vuoto e di corto circuito 940

4 TRASFORMATORE TRIFASE 94441 Generalitagrave 94442 Caratteristiche dei vari tipi di collegamento 94543 Trasformatori a tre colonne 94644 Rapporto di trasformazione 94745 Reti equivalenti 95146 Caduta di tensione 95147 Trasformatori in parallelo 95148 Prove a vuoto e di corto circuito 952

5 TRASFORMATORI SPECIALI 95651 Autotrasformatori 95652 Trasformatori a corrente costante 957

53 Trasformatori di misura 958 6 MACCHINE ASINCRONE 960

61 Campi magnetici rotanti 96062 Campi rotanti trifasi 96063 Principio di funzionamento del motore asincrono

trifase 96264 Tensioni indotte 96265 Equazioni fondamentali Reazione rotorica 96366 Reti equivalenti 96467 Funzionamento a vuoto 96668 Funzionamento a carico Perdite 96669 Rendimento 966610 Diagramma circolare 967611 Caratteristica meccanica 968612 Avviamento 968613 Frenatura elettrica 970614 Motori asincroni monofasi 971615 Generatori asincroni 974

7 MACCHINE SINCRONE 97771 Tensioni indotte 97772 Circuiti drsquoindotto trifasi 97773 Funzionamento a vuoto 97874 Effetti della corrente drsquoindotto 97975 Studio della macchina sincrona 97976 Curve caratteristiche 98177 Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) 98178 Coppia e potenza 98279 Parallelo degli alternatori 982710 Motori sincroni 984711 Impiego della macchina sincrona per il

rifasamento 987 8 GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE

CONTINUA 98881 Generalitagrave 98882 Funzionamento a vuoto 98883 Funzionamento a carico 98884 Perdite Rendimento 98985 Dinamo con eccitazione indipendente 99086 Dinamo con eccitazione in derivazione 990

9 MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA 99491 Generalitagrave 99492 Funzionamento a vuoto 99593 Funzionamento a carico 99594 Rendimento 99695 Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione 99696 Motori con eccitazione in serie 998

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1 GENERALITAgrave 1003 2 MOTORI A PASSO 1003

21 Introduzione 100322 I tre tipi di motori a passo 100423 Comportamento del motore a passo e sue

caratteristiche 100924 Definizioni delle grandezze e dei parametri

caratteristici 101425 Circuiti di pilotaggio 101426 Conclusioni 1018

3 MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS 101931 Introduzione 1019

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

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• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
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• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

INDICE GENERALE XV

32 Alcuni particolari costruttivi 102133 Principio di funzionamento del motore brushless

con fem trapezoidale 102134 Coppia-velocitagrave 102335 Conclusioni 1024

27 AZIONAMENTI CON MACCHINE ELETTRICHE

1 GENERALITAgrave 1027 2 COMPONENTI 1028

21 Tipologie di convertitori statici 102822 Tipologie di motori elettrici 1029

3 CLASSIFICAZIONE 103031 In base alle applicazioni 103032 In base alle modalitagrave di controllo 103133 In base alle caratteristiche strutturali 1034

4 APPLICAZIONI 103541 Macchine utensili 103542 Cementerie 103543 Industria chimica 103544 Industria tessile 103545 Cartiere 103646 Trattamento dei fluidi 103647 Industria siderurgica 103648 Sollevamento dei carichi 103649 Lavorazione di plastica e gomma 1038410 Moti incrementali 1038

5 RIFERIMENTI NORMATIVI 103928 MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI 1 MOTORI ELETTRICI DI PICCOLA POTENZA 1041

11 Generalitagrave 104112 Motore sincrono 104213 Motore asincrono 104614 Motori in corrente continua 1055

2 SERVOMOTORI 105621 Generalitagrave 105622 Tipologie 1057

3 MICROMOTORI E PICCOLI ATTUATORI 106331 Generalitagrave 106332 Motori monofasi asincroni a poli schermati 106333 Motori monofasi sincroni 106534 Motori a collettore con rotore a doppio e triplo T 106935 Motori a ferro rotante 107136 Motore a bobina mobile 107137 Piccoli attuatori 1072

4 FRENI E FRIZIONI ELETTROMAGNETICHE 107541 Generalitagrave 107542 Freni e frizioni azionati da solenoidi 107643 Freni e frizioni a isteresi magnetica 107744 Freni e frizioni a correnti parassite 107745 Freni e frizioni a polvere magnetica 107846 Freni e frizioni a ferro rotante 107847 I motori autofrenanti 1078

29 CRITERI DI SCELTA DELLE MACCHINE ELETTRICHE E LORO APPLICAZIONI

1 INTRODUZIONE 1079 2 TECNICHE DI AZIONAMENTO 1080 3 SISTEMI DI CONNESSIONE FRA MOTORI E

MACCHINE 1080 4 SISTEMI DI TRASMISSIONE 1080

41 Trasmissione a cinghia 108042 Trasmissione a catena 1081

43 Trasmissione a ingranaggi 1081 5 FATTORI GUIDA NELLA SCELTA DEL MOTORE 1082

51 Parametri di riferimento 1082 6 FATTORI DI SERVIZIO 1085 7 TECNICHE PER LrsquoINVERSIONE DI MARCIA DEI

MOTORI 1085 8 FRENATURA DEI MOTORI ELETTRICI 1086

81 Generalitagrave 108682 Frenatura in controcorrente 108683 Frenatura dinamica 108784 Frenatura rigenerativa 1087

30 TRAZIONE ELETTRICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1091

11 Concetto di trazione elettrica 109112 Vantaggi della trazione elettrica 109213 Limiti di convenienza della trazione elettrica 109214 Note storiche 1092

2 TRAZIONE FERROVIARIA 109321 Impianti di trazione 109322 Note storiche 109323 Progetto delle linee 109424 Alimentazione delle linee 109525 Struttura delle linee 109726 Struttura della sede ferroviaria 109827 Meccanica del mezzo di trazione 109928 Alimentazione del mezzo di trazione 110129 Azionamenti 1104210 Manovre 1111

3 TRAZIONE URBANA TRADIZIONALE 111531 Filovie 111532 Tramvie 111733 Metropolitane 1120

4 APPLICAZIONI PARTICOLARI 112141 Trazione ad accumulatori 112142 Trazione diesel-elettrica 112443 Ferrovie a cremagliera 1127

5 NUOVE TECNOLOGIE 112851 Monorotaie 112852 Treni a levitazione magnetica 113153 Alta velocitagrave 1132

31 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1 SEGNI GRAFICI 1135

11 Segni grafici secondo le Norme CEI 113512 Tracciamento dei segni grafici 113513 Segni grafici per diagrammi di flusso 113514 Segni grafici secondo le Norme MIL 113515 Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici 1135 2 CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI 1153 3 REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI 115632 IMPIANTI MATERIALI E APPARECCHIATURE

PROGETTAZIONE 1 LEGISLAZIONE E NORMATIVA PER

IL SETTORE ELETTRICO 115911 Legislazione settore elettrico 115912 Normativa tecnica 1167

2 CLASSIFICAZIONE E PRINCIPALI FENOMENI 117121 Classificazione degli impianti 117122 Sovratensioni 117523 Sovracorrenti 1177

3 PROTEZIONE DEGLI IMPIANTI 1184

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

NIC

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manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

XVI Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

31 Protezione contro le sovracorrenti 118432 Protezione contro abbassamenti

di tensione 119233 Protezioni da sovratensioni 119234 Sezionamento e comando 1194

4 PROTEZIONE CONTRO GLI INFORTUNI ELETTRICI 119641 Pericolositagrave della corrente elettrica 119642 Tensione totale di terra di contatto e di passo 119843 Protezione contro i contatti diretti e indiretti 119944 Protezione con interruttore differenziale in casi

particolari 121045 Impianto di messa a terra 1210

5 TIPOLOGIE REALIZZATIVE 122351 Progetto 122352 Impianti elettrici civili 122353 Impianti nei locali tecnici 124254 Impianti elettrici industriali 124555 Impianti elettrici speciali 124956 Cabine di trasformazione 1284

6 MATERIALI ELETTRICI E APPARECCHIATURE 129961 Cavi elettrici in bassa e media tensione 129962 Apparecchiature e componenti di bassa tensione 132963 Apparecchiature di media tensione 139464 Apparecchiature per atmosfere esplosive 1394

7 VERIFICHE SUGLI IMPIANTI ELETTRICI 139971 Generalitagrave 139972 Verifiche sugli impianti di terra 139973 Normativa di riferimento 141074 Valutazione dei rischi e procedure di sicurezza 141175 Verifica della compatibilitagrave della grandezza

da misurare e lrsquoambiente di misura con le caratteristiche dello strumento 1411

76 Stima dellrsquoincertezza di misura 141277 Gestione e controllo della strumentazione 1414

8 ESEMPI DI RIEPILOGO 1416APPENDICE A ndash CONDUTTORI CONDUTTURE E CAVI 1423APPENDICE B ndash APPARECCHI DI MEDIA TENSIONE 146033 ILLUMINOTECNICA 1 GRANDEZZE FOTOMETRICHE 1467

11 Flusso luminoso 146712 Intensitagrave luminosa 146813 Illuminamento 146814 Luminanza 1469

2 SORGENTI LUMINOSE 147021 Grandezze caratteristiche 147022 Apparecchiature ausiliarie 147123 Caratteristiche di funzionamento 147124 Principi di funzionamento 147325 Tipi di sorgenti 1474

3 APPARECCHI DrsquoILLUMINAZIONE 148831 Ottiche 148832 Rappresentazione delle caratteristiche di

emissione luminosa 148933 Apertura del fascio luminoso 1490

4 PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI 149041 Illuminazione drsquointerni 149042 Strade di traffico e aree urbane 1495

5 ALIMENTAZIONE 150234 TECNOLOGIE ELETTRICHE 1 MATERIALI ISOLANTI 1505

11 Principali proprietagrave dei materiali isolanti 1505

12 Classificazione dei materiali isolanti secondo le norme CEI 1506

13 Principali materiali isolanti 1506 2 CONDENSATORI 1510

21 Utilizzo e comportamento reale 151022 Caratteristiche elettriche 151123 Caratteristiche costruttive 151124 Condensatori variabili 151225 Codici di identificazione dei condensatori 1512

3 MATERIALI CONDUTTORI 151231 Caratteristiche dei materiali piugrave comuni 151232 Elementi di dimensionamento 151333 Principali materiali conduttori utilizzati in

elettromeccanica 151434 Conduttori per avvolgimenti 151535 Spazzole 152036 Conduttori per resistori 152037 Proporzionamento di resistori per riscaldamento 1521

4 RESISTORI 152241 Resistori fissi 152242 Resistori variabili 152343 Tempo di avviamento a coppia accelerante

costante pari alla nominale 152644 Resistori non lineari 152645 Parametri caratteristici dei resistori 152946 Criteri di dimensionamento dei resistori 1529

5 MATERIALI MAGNETICI 153151 Proprietagrave dei materiali magnetici 153152 Valori numerici delle proprietagrave dei materiali

magnetici 153353 Principali materiali magnetici 1536

6 INDUTTORI 153661 Parametri caratteristici 153662 Caratteristiche costruttive degli induttori 1537

7 TRASFORMATORI 153871 Nucleo magnetico 153872 Tipi di avvolgimento 154073 Sovratemperatura e raffreddamento 154074 Elementi di dimensionamento di trasformatore

trifase a colonne in olio a 50 Hz per distribuzione (25 divide 3000 kVA) 1542

75 Trasformatori di distribuzione inglobati in resina 154776 Autotrasformatore 154977 Piccoli trasformatori monofase 1550

8 MACCHINE ROTANTI 155281 Tipi costruttivi 155282 Strutture magnetiche 155383 Avvolgimenti 155584 Formule di dimensionamento 1561

9 MOTORI TRIFASE A INDUZIONE (ASINCRONI) 156191 Generalitagrave 156192 Esempio di proporzionamento di massima di

motore asincrono trifase in bassa tensione 156293 Inversione del senso del moto 156494 Regolazione della velocitagrave 156595 Motori con rotore avvolto 1565

10 MOTORI ASINCRONI MONOFASE 1567101 Motori monofase a polo suddiviso

(shaded-pole) 1567102 Motori monofase a fase ausiliaria resistiva

(split-phase) 1567103 Motori monofase con condensatore

permanentemente inserito 1568

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

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manuale

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MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

INDICE GENERALE XVII

104 Dimensionamento di base di un motore monofase 1569

105 Motori trifase usati come monofase 156911 LA MACCHINA SINCRONA 1570

111 Generalitagrave 1570112 Indotto (statore) 1570113 Induttore (rotore) 1571114 Alternatore a poli salienti di media potenza 1572115 Esempio di progetto di massima 1573

12 MACCHINE A CORRENTE CONTINUA 1574121 Generalitagrave 1574122 Il progetto di un motore a CC 1575123 Esempio numerico di progetto di un motore

a CC 158035 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERGIA

ELETTRICA 1 GENERALITAgrave 1581

11 Fonti energetiche primarie 158112 Diagrammi di carico 1582

2 IMPIANTI IDROELETTRICI 158321 Funzionamento 158322 Tipologie drsquoimpianto 158323 Elementi costruttivi 158424 Considerazioni energetiche 1589

3 IMPIANTI TERMOELETTRICI 159031 Funzionamento 159032 Tipologie drsquoimpianto 159033 Elementi costruttivi 159134 Cicli termici 159335 Considerazioni energetiche 1594

4 IMPIANTI NUCLEARI 159541 Funzionamento 159542 Tipologie drsquoimpianto 159643 Elementi costitutivi 159644 Considerazioni energetiche 1597

5 CENTRALI E AMBIENTE 159751 Centrali idroelettriche 159752 Centrali termoelettriche 159753 Centrali nucleari 1598

36 TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELLrsquoENERGIA ELETTRICA

1 GENERALITAgrave 1599 2 RETI DI DISTRIBUZIONE 1600 3 LINEE AEREE 1600

31 Conduttori 160132 Sostegni 160233 Isolatori 160334 Funi di guardia 160435 Organi di collegamento e fissaggio 1604

4 LINEE IN CAVO 160441 Struttura dei cavi 160442 Tipi di posa 160543 Caratteristiche elettriche 160544 Cavi in bassa tensione 1607

5 MODELLO EQUIVALENTE DELLE LINEE 160851 Resistenza di linea 160852 Reattanza di linea 160953 Conduttanza di linea 160954 Suscettanza di linea 1610

6 LINEE CORTE 161061 Caduta di tensione industriale 161162 Rendimento 1611

7 CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE 161271 Criterio della perdita di potenza 161272 Criterio della caduta di tensione ammissibile 161373 Criterio della caduta di tensione unitaria 161574 Criterio della temperatura ammissibile 161675 Criterio dei momenti amperometrici 1616

AUTOMAZIONE37 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1 INTRODUZIONE 1621

11 Parametri tipici dei sensori 162112 Circuiti di amplificazione lineare 162213 Circuiti non lineari 162314 Circuiti di conversione corrente-tensione 162315 Circuiti di conversione tensione-corrente 162416 Configurazioni di uscita 1624

2 SENSORI DI TEMPERATURA 162621 Termocoppie 162622 Termoresistenze 163023 Termistori 163324 Circuiti integrati 1637

3 SENSORI DI UMIDITAgrave 163931 Generalitagrave 163932 Sensori di umiditagrave capacitivi 164033 Sensori di umiditagrave resistivi 164234 Sensori di umiditagrave a conduttivitagrave termica 1642

4 SENSORI DI PRESSIONE 164341 Generalitagrave 164342 Sensori di pressione piezoresistivi 1644

5 SENSORI DI FORZA 164651 Generalitagrave 164652 Estensimetri 164753 Celle di carico 1647

6 SENSORI DI POSIZIONE VELOCITAgrave E ACCELERAZIONE 164861 Generalitagrave 164862 Potenziometri 164963 LVDT 165164 Encoder 165265 Dinamo tachimetriche 165566 Accelerometri 1656

7 SENSORI DI CAMPO MAGNETICO 165871 Generalitagrave 165872 Sensori per campi di bassa intensitagrave 165873 Sensori per campi di media intensitagrave 165974 Sensori per campi di alta intensitagrave 166175 Misure di corrente con sensori magnetici 1665

8 SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA 166581 Generalitagrave 166582 Materiali ottici 166683 Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa 166684 Sensori di tipo termico 166785 Sensori di tipo fotonico 1667

38 SISTEMI DI ACQUISIZIONE ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1 ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 167311 Segnali analogici e digitali 167312 Conversione analogicodigitale 167313 Conversione digitaleanalogica 167614 I codici 1676

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

NIC

A

manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

XVIII Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

15 Convertitori DA 167616 Convertitori AD 168017 Convertitori tensionefrequenza (VFC) 168618 Convertitori frequenzatensione (FVC) 168819 Amplificatore Sample amp Hold (SHA) 1688110 Multiplexer analogico 1691111 Sistema di elaborazione digitale dei segnali 1692112 Sistema di acquisizione dati 1694113 Sistemi di distribuzione dati 1695

39 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI

1 SISTEMI 169711 Definizioni 169712 Variabili 169713 Stato e traiettoria 169714 Rappresentazione schematica 169815 Classificazione 1698

2 MODELLI 169821 Definizioni 169822 Modello matematico 169923 Schema a blocchi 169924 Componenti 170025 Analogie 1700

3 SISTEMI AUTOMATICI 170131 Definizioni 170132 Sistemi di controllo 170133 Sistemi ad anello aperto 170234 Sistemi ad anello chiuso 1702

4 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI 170341 Regimi statico e dinamico 170342 Stabilitagrave 170343 Retroazione positiva e negativa 170344 Criteri di progetto 170445 Elementi costitutivi 1704

5 ANALISI DEI SISTEMI LINEARI 170551 Tipi di analisi 170552 Risposta nel dominio del tempo 170553 Trasformata di Laplace applicata allo studio dei

sistemi 170754 Risposta in frequenza 171055 Diagrammi di Bode 171156 Diagrammi di Nyquist 1714

6 PROGETTO STATICO 171561 Parametri di valutazione 171562 Errore statico 171563 Errori dovuti a disturbi additivi 171764 Errori dovuti a disturbi parametrici 1718

7 PROGETTO DINAMICO 171871 Parametri di valutazione 171872 Prontezza e fedeltagrave di risposta 171873 Stabilitagrave 171974 Reti correttrici 1722

8 REGOLATORI INDUSTRIALI 172481 Caratteristiche generali 172482 Regolatori P 172483 Regolatori PI 172584 Regolatori PD 172685 Regolatori PID 172786 Regolatori onoff 1728

9 APPLICAZIONI PRATICHE 172891 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 172892 Controllo della temperatura di un ambiente 1735

93 Controllo di posizione di un motore in continua 174010 SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI 1741

101 Concetti introduttivi 1741102 Vantaggi e svantaggi 1742103 Il campionatore ZOH 1742104 Risposta nel dominio del tempo 1743105 Risposta in frequenza 1743106 Studio della stabilitagrave 1744107 Errore a regime 1744108 Regolatori industriali 1744

40 IMPIANTI PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1745

11 Classificazione 174512 Impianti in logica cablata 174513 Impianti in logica programmata 174614 Azionamenti elettromeccanici 174815 Azionamenti idropneumatici 1749

2 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTROMECCANICI 174921 Avviamento di un motore asincrono trifase 174922 Inversione di marcia di un motore asincrono

trifase 175023 Funzionamento ciclico di un motore asincrono

trifase 175224 Comando di un impianto per semaforo 175325 Controllo di velocitagrave di un motore in continua 1754

3 APPLICAZIONI DI AZIONAMENTI IDROPNEUMATICI 175531 Sollevamento e spostamento di un oggetto 175532 Marcatura ed espulsione di un oggetto 175833 Spostamento e marcatura di un oggetto 176034 Sistema di smistamento dei bagagli 1761

4 PROGETTO DI AZIONAMENTI INDUSTRIALI 176241 Scelta del tipo di motore 176242 Scelta dei dispositivi di protezione 176343 Schemi in logica cablata per la movimentazione

di mat 176741 CONTROLLORI LOGICI

PROGRAMMABILI (PLC) 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1773 2 CARATTERISTICHE 1774

21 PLC piccoli 177522 PLC medio-grandi 1775

3 ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 177531 Dispositivi di I O 177532 Capacitagrave di memoria 177533 Programmazione 177634 Periferiche e opzioni 1776

4 STRUTTURA 1776 5 FUNZIONAMENTO 1777

51 Modularitagrave 177752 Personal computer e PLC 1781

6 PROGRAMMAZIONE 178361 Linguaggi 178362 Esempi 178563 Linguaggio Grafcet 1790

7 APPLICAZIONI 1791 8 AFFIDABILITAgrave DISPONIBILITAgrave E SICUREZZA 1794

81 Affidabilitagrave 179482 Disponibilitagrave 179583 Sicurezza 1795

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

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• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
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• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

INDICE GENERALE XIX

9 PLC SCHNEIDER 179691 Programmazione 1797

10 PLC OMRON 1804101 Installazione e montaggio 1804102 Cablaggio 1805103 Programmazione 1806104 Compilazione salvataggio e caricamento 1807105 Simulazione 1807

11 PLC SIMATIC 1807111 S7-200 1807112 S7-300 1810113 Serie S7-400 1810114 S7-1200 1811115 S7-1500 1813116 Ambiente di sviluppo STEP 7 MicroWin 1814117 Ambiente di sviluppo STEP 7 1816

42 CIRCUITI E IMPIANTI PNEUMATICI E OLEOIDRAULICI

PARTE 1 ndash INTRODUZIONE 1819 1 PROPRIETAgrave GENERALI DEI FLUIDI 1819

11 Caratteristiche dei fluidi comprimibili e incomprimibili 1819

12 Leggi generali per lo studio dei fluidi ideali 1819 2 SISTEMI DI MISURA E STRUMENTAZIONE 1820

21 Sistemi di misura 182022 Strumenti di misura 182023 Misure di pressione 182024 Misure di portata 182125 Misure di temperatura 182226 Misure di posizione 1822

PARTE 2 ndash PRINCIPI GENERALI DI PNEUMATICA 1822 3 PRODUZIONE DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO

DELLrsquoARIA COMPRESSA 182231 Produzione dellrsquoaria compressa 182232 Tipi di compressori 182333 Trattamento dellrsquoaria compressa 1823

4 MOTORI PNEUMATICI LINEARI E ROTATIVI 182341 Generalitagrave sugli attuatori 182342 Cilindri pneumatici 182343 Tipi di cilindri pneumatici 182444 Motori pneumatici rotativi 182445 Tipi di motori 1825

5 VALVOLE 182551 Valvole pneumatiche 182552 Valvole di controllo della direzione 182553 Schemi costruttivi piugrave diffusi 182654 Valvole di intercettazione 182755 Valvole di pressione 182756 Valvole di controllo del flusso 1828

6 CIRCUITI E IMPIANTI 182961 Introduzione 182962 Diagramma delle fasi 1829

7 LOGICA PNEUMATICA E INTERFACCIAMENTO 183071 Elementi di logica pneumatica 183072 Elementi pneumologici e micropneumatici 183073 Organizzazione di sistemi automatici 183174 Sistemi programmabili 1832

PARTE 3 ndash SCHEMI PER CIRCUITI PNEUMATICI 1832 8 CIRCUITI PNEUMATICI 1832 9 SCHEMI ELEMENTARI 183210 FUNZIONI LOGICHE 183311 TEMPORIZZATORI E CONTATORI 1834

12 SEQUENZE CICLICHE 183513 TECNICHE DI COMANDO 1836

131 Metodo diretto 183614 ARRESTO DI EMERGENZA 1836PARTE 4 ndash SCHEMI PER CIRCUITI

ELETTROPNEUMATICI 183715 CIRCUITI ELETTROPNEUMATICI 183716 SCHEMI ELEMENTARI 183717 SEQUENZE CICLICHE 183818 ARRESTO DI EMERGENZA 1838PARTE 5 ndash PRINCIPI GENERALI DI

OLEOIDRAULICA 183819 FLUIDI IDRAULICI 1838

191 Introduzione 1838192 Caratteristiche generali 1839193 Caratteristiche fisiche 1840194 Caratteristiche chimiche 1841

20 POMPE E MOTORI 1841201 Pompe oleoidrauliche 1841202 Regolatori di portata 1841203 Motori oleoidraulici 1843

21 VALVOLE 1843211 Componenti di regolazione 1843212 Valvole di regolazione della pressione 1843213 Valvole di regolazione della portata 1843214 Valvole di regolazione della direzione 1843215 Valvole di regolazione della potenza 1843216 Scambiatori di calore 1844217 Componenti accessori 1844

PARTE 6 ndash SCHEMI PER CIRCUITI OLEOIDRAULICI 1845

22 CIRCUITI E IMPIANTI 1845221 Circuiti oleoidraulici fondamentali 1845222 Generazione della potenza idraulica 1845223 Centraline oleoidrauliche 1846224 Circuiti di controllo della portata 1847225 Circuiti rigenerativi 1848226 Circuiti di sincronismo 1848227 Circuiti di riempimento 1849228 Circuiti di controllo degli azionamenti 1849229 Circuiti di sicurezza 1849

43 FONDAMENTI DI ROBOTICA 1 CONCETTI GENERALI 1851

11 Robot 185112 Robotica 185213 Applicazioni 185214 Robotica industriale 1853

2 SISTEMA MECCANICO 185421 Anatomia 185422 Meccanica dei robot 185623 Requisiti strutturali 185624 Manipolatori 185725 Robot mobili 185826 Studio del modello 1859

3 SISTEMA DI ATTUAZIONE 186431 Trasformazioni energetiche 186432 Tipi di azionamento 186433 Componenti 1864

4 SISTEMA SENSORIALE 186541 Funzioni tipiche 186542 Impiego dei sensori 186543 Sistemi di visione 1865

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

NIC

A

manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

XX Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

5 SISTEMA DI CONTROLLO 186651 Caratteristiche 186652 Struttura 186653 Tecniche di controllo 186754 Sicurezza 1867

6 PROGRAMMAZIONE 186861 Ambiente 186862 Criteri 186863 Tecniche 186864 Linguaggi 1869

7 ROBOT LEGO 187071 Concetti introduttivi 187072 Programmazione 187173 Esempio applicativo 1872

44 ELEMENTI DI DOMOTICA 1 CONCETTI INTRODUTTIVI 1873 2 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI 1873 3 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI 1874 4 TOPOLOGIA DELLE RETI 1875 5 MEZZI TRASMISSIVI 1875

51 Sistemi a bus 187552 Sistemi a onde convogliate 187653 Sistemi senza fili 1877

6 STANDARD DOMOTICI 1877 7 NORMATIVA 1878 8 CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1878 9 SISTEMI DOMOTICI COMMERCIALI 1879

91 Sistema MyHome (BTicino) 187992 Sistema KNX (Schneider Electric) 1883

10 APPLICAZIONI DEL PLC ALLrsquoAUTOMAZIONE CIVILE 1885

45 SOFTWARE PER LrsquoAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1 PROGRAMMA LABVIEW 188711 Interfaccia grafica 188712 Pannello frontale 188813 Diagramma a blocchi 188814 Simulazione 188915 Esempi elementari di programmazione 188916 Programmazione avanzata 189117 Funzioni grafiche 189218 Interfacciamento 1893

2 PROGRAMMA MULTISIM 189521 Realizzazione di un circuito 189522 Prove di simulazione 189623 Applicazioni 1896

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure tabelle formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es tab 425 fig 372)I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo sect e riportano il numero del capitolo in grassetto (sect 3814)

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

NIC

A

manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

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articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

588 ELETTROTECNICA

Saragrave poi

ΔR = 0237 middot 17 = 403 Ω

23 Conduttanza e conduttivitagraveSi definisce conduttanza la grandezza

GR l

Sl

= = =1 1 1

ρ ρS

con giagrave noto significato di simboliPonendo γ = 1 ρ si ottiene G = γ S lLa grandezza γ egrave denominata conduttivitagraveLe unitagrave di misura di G e di γ sono rispettivamente Ω-1 de-finito siemens (S) e Ω-1 mmm2 ovvero S mmm2

24 Legge di OhmLa legge di Ohm egrave espressa dalla seguente relazione

R VIAB=

e sancisce la costanza del rapporto tra la tensione ai capi di un conduttore e la corrente che vi circola (fig 197)

A BI R

VAB

+

Figura 197 Legge di Ohm

25 Caduta di tensioneTra due punti A B di un conduttore esiste come egrave noto una ddp se posta in uno dei due punti una carica elettri-ca questa viene a possedere dellrsquoenergia potenziale rispet-to allrsquoaltro punto Questa ddp egrave detta caduta di tensione (cdt) (fig 198)

VA = VA minus V0 = VA minus 0 (tensione in A)

VB = VB minus V0 = VB minus 0 (tensione in B)

VAB = VA minus VB con VA gt VB (caduta di tensione)

A

B

I

V0 = 0

VA

VAB

VB

riferimento

Figura 198 Caduta di tensione

26 Circuito elettricoNella forma piugrave semplice il circuito elettrico egrave riconducibi-le sempre a un generatore (riceve energia in forma non elet-trica e la trasforma in energia elettrica) a una linea (collega il generatore allrsquoutilizzatore) e un utilizzatore (utilizza lrsquoe-nergia elettrica trasformandola nella forma richiesta) come rappresentato in fig 199

Figura 199 Schema semplificato di circuito elettrico

27 Convenzioni di segnoLrsquoenergia fluisce in un circuito dal generatore verso lrsquoutiliz-zatore Il senso puograve essere individuato in base alle conven-zioni di segno valide per tensioni e correnti in un genera-tore la corrente esce dal morsetto positivo laquo+raquo ed entra da quello negativo laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso uscente del-la corrente dal morsetto laquo+raquo) in un utilizzatore la corren-te entra dal morsetto laquo+raquo ed esce da quello laquominusraquo (lrsquoenergia fluisce nel senso entrante della corrente dal morsetto laquo+raquo)

28 Ordini di grandezzaGli ordini di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica sono riportati in tab 194

Tabella 194 Ordine di grandezza di tensioni e correnti di impiego normale in elettrotecnica

Tensionecorrente Impiego

4 divide 12 V Pile e accumulatori portatili6 divide 24 V Impianti di bordo per veicoli

24 divide 60 V Telefonia10 divide 100 V Impianti elettrochimici

230 V Distribuzione domestica400 V Distribuzione industriale500 V Trazione tranviaria

15 divide 12 kV Trazione ferroviaria5 divide 60 kV Trasporto a media distanza

60 divide 400 kV Trasporto a grande distanza1 divide 10 mA Telecomunicazioni

10 divide 200 mA Amplificatori radiotecnica01 divide 5 A Applicazioni domestiche5 divide 100 A Applicazioni industriali

50 divide 300 A Trazione1 divide 10 kA Elettrochimica e forni ad arco

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

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• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
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• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

917

25MACCHINE ELETTRICHE

ANTONINO LIBERATORE bull ALBERTO REATTI bull MARIO PEZZI bull Rev MICHELE MONTI

1 CLASSIFICAZIONELe macchine elettriche possono lavorare conbull corrente alternata (ca)bull corrente continua (cc)

Le macchine a ca si distinguono poi inbull macchine statiche a induzione (trasformatori reattori

amplificatori magnetici)bull macchine asincrone (motori generatori regolatori di

tensione e fase)bull macchine sincrone (generatori sincroni o alternatori mo-

tori compensatori o condensatori rotanti)bull macchine speciali (motori monofasi a collettore in serie

a repulsione semplice a repulsione Deri motori trifasi a collettore in serie in derivazione)

bull macchine di conversione della corrente (gruppo conver-titore motore-generatore convertitore o commutatore rotante raddrizzatore statico convertitori ACAC)

Le macchine a cc si distinguono invece inbull generatori di cc o dinamo (a eccitazione indipendente a

eccitazione in serie in derivazione composta)bull motori a cc (con eccitazione indipendente in serie in

parallelo composta)bull macchine speciali dinamo Rosenberg amplificatori ro-

tanti (amplidina rototrol) metadinamo (metatrasforma-tore metageneratrice metamotore)

bull macchine statiche di conversione della corrente (inverti-tori convertitori DCAC)

Macchine staticheSono quelle per le quali il circuito magnetico fisso porta nellrsquoesecuzione piugrave semplice due avvolgimenti (uno prima-rio e uno secondario) anchrsquoessi fissi (fig 251) La macchi-na risulta eccitata dalla tensione o dalla corrente variabile nel tempo (ad esempio con legge sinusoidale) applicata ad un avvolgimento cosiccheacute il flusso nel circuito magnetico egrave anchrsquoesso variabile nel tempo per cui indurragrave una fem nellrsquoaltro avvolgimento

La potenza elettrica che si trasferisce da un avvolgimen-to allrsquoaltro egrave massima solo se il circuito magnetico risulta di riluttanza molto piccola Ciograve impone traferri ridotti al mini-mo (al limite nulli) e materiali magnetici ad alta permeabi-

litagrave A questo tipo di macchina appartengono i trasformato-ri (e gli autotrasformatori) mono e polifasi I variatori di fa-se ad induzione pur non rotando durante il funzionamento fanno parte invece delle macchine rotanti

Figura 251 Schematizzazione di un trasformatore monofase a due avvolgimenti

Macchine rotantiIl circuito magnetico principale puograve essere a traferro co-stante (fig 252a) oppure a traferro variabile (fig 252b) Il traferro egrave lo spazio compreso tra statore parte fissa della macchina e il rotore parte rotante della macchina

Figura 252 Schematizzazione della parte attiva in ferro di una mac-china a traferro costante (a) e a traferro variabile (b) Si dice che la macchina egrave isotropa quando la riluttanza di un qualsiasi circuito ma-gnetico che interessi statore e rotore riluttanza dovuta sostanzial-mente al traferro (aria) egrave di valore indipendente dalla posizione as-sunta rispetto alla direzione degli assi polari dalle linee di flusso del circuito magnetico Da questo punto di vista la macchina (a) egrave iso-tropa mentre la macchina (b) egrave anisotropa

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

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manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
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• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

26 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1007

Figura 269 I tre passi b) c) d) successivi alla posizione di partenza a) riguardano il motore a passo di tipo a magnete permanente della figura precedente nella sequenza di commutazione per rotazione destrogira Il polo statorico eccitato egrave quello piugrave scuro

La caratteristica statica (ideale) della coppia dovuta allrsquointerazione elettromagnetica statore-rotore in funzione dellrsquoangolo di rotazione del rotore nel campo di un intero giro e qualora rimanesse eccitata sempre la stessa fase ap-pare in fig 2610

Figura 2610 Andamento (ideale) della coppia statica in funzio-ne dellrsquoangolo di rotazione θ per un trasduttore elettromagnetico strutturalmente come quello di fig 262 dove perograve il rotore egrave a ma-gnete permanente Come si vede il periodo corrisponde a 360deg e ta-le rimane anche per il dispositivo di fig 268 se riferito ad una fase

In pratica il rotore a magnete permanente [in materiale ceramico (ferrite)] egrave come quello riportato in fig 2611 e viene impiegato ad esempio nel motore a passo denominato a denti (claw-poled PM motor) che costituisce un altro tipo di motore a magnete permanente Detto rotore serve ad uno statore (fig 2612) che si presenta doppio cioegrave con due se-

zioni affiancate coassiali essendo ogni sezione a sua volta realizzata da due parti in ferro dolce munite di poli a forma di dente trapezoidale I poli sono ricavati per tranciatura da una lamiera e quindi ripiegati per realizzare una struttura a simmetria cilindrica con un numero di denti uguale a quel-lo dei poli rotorici Le due parti in ferro vengono polarizza-te da un unico avvolgimento a solenoide il cui asse coin-cide con quello del motore cosiccheacute la magnetizzazione egrave di polaritagrave alterna sia lungo il traferro con il rotore sia tra i denti statorici (fig 2613) Poicheacute ogni sezione ha un av-volgimento che puograve essere eccitato nei due versi cioegrave che realizza due fasi (ad esempio si chiami con A la fase ecci-tata in un verso e con Aʹ la fase eccitata in verso opposto) di conseguenza un motore che possiede due sezioni (A B) egrave caratterizzato in realtagrave da 4 fasi (A Aʹ B Bʹ ) Drsquoaltra par-te costruttivamente le espansioni polari delle due sezioni sono sfasate tra loro di 14 del passo polare (i passi polari di statore e di rotore sono uguali come riportato piugrave sopra) per cui eccitando lrsquoavvolgimento della fase A (con corren-te positiva) si avragrave una rotazione di 14 di passo polare ec-

Figura 2611 Esempio di rotore liscio per motori a passo di tipo a magnete permanente (magnetizzazione radiale) con molti poli ro-torici (qui le coppie polari sono 12 per cui Ndr = 12) per abbassa-re il valore dellrsquoangolo di passo (con uno statore a quattro fasi si ha che θs = 75deg)

Figura 2612 Motore a passo a magnete permanente di tipo a denti (griffe) Lo spaccato mostra le due sezioni di cui egrave composto il mo-tore gli avvolgimenti (a solenoide) di statore i poli di statore a for-ma di dente (questi vengono magnetizzati per ogni sezione dal ri-spettivo avvolgimento alternativamente di segno opposto a cau-sa del particolare traferro tra i denti) Il rotore egrave nascosto lai den-ti di statore Il traferro statore rotore egrave piugrave piccolo di quello esisten-te tra i denti ciograve costringe il flusso statorico a penetrare nel sotto-stante rotore

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

NIC

A

manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

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Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

35 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLrsquoENERgIA ELETTRICA 1583

impianti termoelettrici nucleari geotermoelettrici e idro-elettrici ad acqua fluente come centrali di base facendole cioegrave funzionare in maniera continuativa e a un carico il piugrave vicino possibile a quello nominale e affidando agli impian-ti idraulici alimentati da serbatoi e a quelli termoelettrici a combustibile pregiato la copertura delle punte (centrali di punta) ciograve egrave in accordo con i fondamentali problemi tecni-co-economici dei grandi impianti termoelettrici consenten-do di raggiungere i massimi rendimenti nel rispetto della minima usura del macchinario

2 IMPIANTI IDROELETTRICI21 Funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto idroelettri-co risiede nellrsquoutilizzo dellrsquoenergia che una massa drsquoac-qua egrave in grado di fornire quando viene fatta defluire ad una quota inferiore ossia quando le viene fatto compie-re un salto

Ciograve si ottiene ad esempio sbarrando un fiume median-te dighe che creano laghi artificiali e immettendo le acque cosigrave raccolte in una tubazione (condotta forzata) che co-pre con forte pendenza il dislivello necessario per raggiun-gere il luogo di produzione denominato centrale la spinta dellrsquoacqua fa quindi ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica (alternatore)

Uno schema a blocchi che descrive sinteticamente il fun-zionamento di un impianto idroelettrico viene rappresenta-to schematicamente in fig 353

Condottaforzata

Turbina + alternatore

Acqua livello superiore

Acqua livello inferiore

Acqua di scarico

Energiaelettrica

Figura 353 Schema a blocchi di impianto idroelettrico

La centrale egrave lrsquoedificio o lrsquoinsieme di edifici in cui so-no installati i gruppi di produzione drsquoenergia elettrica con le relative apparecchiature di protezione comando e con-trollo noncheacute vari servizi ausiliari alla centrale egrave annes-sa una stazione di trasformazione e sezionamento delle li-nee elettriche in partenza le centrali possono essere realiz-zate allrsquoaperto seminterrate o in pozzo verticale sotterra-nee o in caverna

Negli impianti idroelettrici le trasformazioni energetiche fondamentali avvengono nelle condotte forzate (trasforma-no lrsquoenergia idraulica di posizio ne in energia idraulica di pressione nella turbina (trasforma lrsquoenergia idraulica di pres sione in energia meccanica di rotazione) e nellrsquoalter-

natore (trasforma lrsquoenergia meccanica di rotazione in ener-gia elettrica) le relazioni energetiche fra tali elementi sono schematizzate nella fig 354

Energiaidraulica

di pressione

Energiaidraulica

di posizione

Condotteforzate

Energiameccanicadi rotazione

Turbinaidraulica

Alternatore

Energiaelettrica

Figura 354 Trasformazioni energetiche

Complementari a tali macchine principali sono gli organi di intercettazione della portata o valvole di macchina e lrsquoor-gano regolatore di velocitagrave che consente di mantenere co-stante la rotazione e quindi la frequenza elettrica e di va-riare la portata immessa nella turbina a seconda della po-tenza richiesta dalla rete

Per produrre la potenza necessaria al funzionamento dellrsquoimpianto vengono sfruttati la portata drsquoacqua (corri-sponde alla massa drsquoacqua che flui sce nellrsquounitagrave di tempo) e la caduta (dislivello esistente tra il punto da cui proviene la massa drsquoacqua e la centrale di produzione)

A causa delle successive trasformazioni di energia il va-lore della potenza effettivamente utilizzabile si riduce a causa di perdite per attrito idraulico nelle condotte perdite meccaniche negli organi rotativi e perdite elettriche e ma-gnetiche nei generatori

Il rapporto fra la potenza resa allrsquouscita del generatore elettrico e la potenza teorica egrave denominato rendimento glo-bale dellrsquoimpianto esso varia dallrsquo80 al 90 a seconda del tipo di impianto e delle sue caratteristiche costruttive

In un sistema di produzione misto come quello italiano gli impianti idroelettrici forniscono un contributo del tut-to peculiare basti pensare alla capacitagrave di raccolta di ac-que provenienti dai ghiacciai e ai relativi salti disponibi-li caratteristiche geografiche assenti in diversi altri pae-si europei

Ciograve rende tali impianti particolarmente adatti a svolge-re funzioni di punta e di riserva oltre alla rapiditagrave di en-trata in servizio in caso di necessitagrave essi sono dotati di al-tri pregi quali la flessibilitagrave e cioegrave la capacitagrave di segui-re lrsquoandamento del carico la continuitagrave e la sicurezza del servizio

22 Tipologie drsquoimpiantoIn relazione alla portata Q e alla caduta (o salto) H co-me evi denziato in fig 355 si hanno impianti di picco-la media e alta portata e impianti a bassa media e al-ta caduta

In relazione al funzionamento si hanno impianti ad ac-qua fluente (non consentono la regolazione degli afflussi) impianti a deflusso regolato (consentono la modifica del regime delle portate) e impianti di pompaggio (consentono di creare una riserva drsquoacqua)

1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

NIC

A

manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
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1636 AUTOMAZIONE

Figura 3729 Caratteristica RT tipica di un PTC

Le applicazioni tipiche dei termistori PTC possono esse-re suddivise in due classi a seconda o meno che la corren-te interna produca dei fenomeni di riscaldamento sensibili La prima classe raggruppa il maggior numero drsquoapplicazio-ni pratiche nelle quali lrsquoelemento egrave usato come fusibile au-toripristinabile a protezione di sovraccarichi o cortocircu-iti oppure come elemento riscaldante per soluzioni liqui-de o ancora come dispositivo di avviamento per motori La seconda classe egrave quella in cui il PTC si comporta da vero e proprio sensore di misura e controllo di temperatura in ge-nere allo scopo di proteggere apparati da fenomeni di sur-riscaldamento In questo caso si preferisce al posto di Rref specificare RNAT definita come la resistenza nominale al-la temperatura TNAT allrsquointerno della regione a α costante

In particolari realizzazioni dei PTC si possono riscontra-re dei coefficienti di temperatura di valore anche superiore a 30degC decisamente maggiori di quelli di ogni altro sen-sore di temperatura resistivo Occorre tuttavia notare che il campo di temperatura utile egrave piuttosto ristretto e ciograve limita le applicazioni del sensore PTC al controllo di temperature nellrsquointorno di qualche grado a un valore prestabilito

233 Resistori al silicioCon la loro accuratezza e stabilitagrave a lungo termine i sen-sori resistivi al silicio forniscono unrsquoattraente alternativa ai sensori convenzionali NTC e PTC I principali vantaggi so-no i seguentibull Stabilitagrave a lungo termine La resistenza del sensore a una

data temperatura dipende essenzialmente dalla struttura chimica del silicio su cui egrave basato e la deriva nellrsquoarco di vita del prodotto egrave molto ridotta Egrave stata stimata una de-riva tipica di 02 degC (08 degC max) dopo 10 000 ore alla massima temperatura (150 degC)

bull Processo di fabbricazione standard Questo tipo di sen-sori beneficia indirettamente della tecnologia utilizzata per la realizzazione dei circuiti integrati convenzionali al

silicio sia per quanto riguarda lrsquoelemento sensibile che per il suo contenitore Di conseguenza egrave possibile pro-durre questi componenti a basso costo in alti volumi

bull Funzione caratteristica quasi lineare I sensori a resi-stenza di silicio mostrano una funzione caratteristica molto piugrave lineare rispetto a quella degli NTC agevolando la progettazione dei circuiti di condizionamento a valle

Il coefficiente di temperatura α tipico 25 degC vale 06 divide 08degC a seconda del modello prescelto

La linearitagrave intrinseca permette accuratezze dellrsquoordine di plusmn 15 degC nellrsquointervallo di temperatura minus 10 divide +60 degC Se si desiderano accuratezze migliori si deve ricorrere allrsquoag-giunta di opportune reti resistive oppure a tecniche di cal-colo software basate su tabelle predefinite di coppie di va-lori R e T

Nelle applicazioni pratiche di questo tipo di sensori si deve fare attenzione a certe peculiaritagrave come la dipendenza della resistenza dalla corrente drsquoeccitazione a causa dellrsquoef-fetto della densitagrave di corrente allrsquointerno del silicio e una certa sensibilitagrave alla polarizzazione del voltaggio applicato La corrente drsquoeccitazione consigliata egrave in genere di 1 mA triplicando questo valore si puograve avere un aumento di R25 an-che del 5 Nella tab 376 sono riportate le caratteristiche piugrave rilevanti di alcuni resistori al silicio

La caratteristica resistenza-temperatura di un sensore re-sistivo al silicio egrave quasi lineare e in molte applicazioni egrave sufficiente alimentare il sensore con una corrente costante di 1 mA (fig 3730a) e misurare la caduta ai suoi capi Nei casi in cui sia richiesta una maggiore accuratezza egrave oppor-tuno introdurre una resistenza linearizzatrice Consideria-mo il circuito di fig 3730b dove una resistenza RL egrave stata aggiunta in parallelo al sensore Egrave possibile dimensionare RL imponendo che lrsquoerrore sia nullo su tre punti di tempera-tura Ta lt Tb lt Tc equidistanti In questo caso si puograve scrivere

Vo (Tc) minus Vo (Tb) = Vo(Tb) minus Vo (Ta)

da cui

RLRc minus RLRb = RLRb minus RLRa

e infine

R R R R R R

R R RL

b a c a c

a c b

=+ minus+ minus

( ) 2

2 (375)

Figura 3730 Linearizzazione di un sensore resistivo al silicio

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

NIC

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manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

1776 AUTOMAZIONE

Tale metodo di stima puograve essere valido per I O digitali standard mentre nel caso di moduli analogici di posiziona-mento o di comunicazione la valutazione dellrsquoimpegno del-la memoria per ogni singolo canale di questo tipo egrave indica-tivamente almeno un ordine di grandezza maggiore ma co-munque estremamente variabile da un tipo di PLC a un altro

La parte di memoria occupata dai dati egrave tanto maggio-re quanto piugrave complesso egrave il programma nellrsquoambito della manipolazione dei dati stessi

33 ProgrammazionePiugrave un sistema possiede funzioni di programmazione sofi-sticate piugrave egrave possibile risparmiare memoria e nello stesso tempo rendere piugrave agevole sia la gestione sia la program-mazione stessa del sistema da ciograve discende come le poten-zialitagrave del sistema di programmazione influiscono sul di-mensionamento e quindi sulla scelta del PLC

La possibilitagrave di utilizzare strumenti software particolar-mente sofisticati e ad alto livello puograve tuttavia essere spes-so in contraddizione sia con le prestazioni soprattutto nei confronti della velocitagrave di esecuzione sia con il costo del sistema

34 Periferiche e opzioniTalvolta nella scelta del PLC influisce anche la necessitagrave di disporre di particolari opzioni e fra questebull video al posto del display di programmazionebull possibilitagrave di cambiare il programma durante il funzio-

namento magari riservando tramite opportuna protezio-ne tale operazione solo al personale autorizzato

bull necessitagrave di interfacciamento con un computer supervi-sore

bull necessitagrave di interfacce uomo-macchina particolarmente evolute

bull necessitagrave di comunicazione

Tutto ciograve finisce con lrsquoinfluire notevolmente sul dimen-sionamento del sistema in termini di I O di capacitagrave di me-moria e di modalitagrave di programmazione

4 STRUTTURALo schema a blocchi di un PLC mette in evidenza gli stes-si blocchi fondamentali di un qualunque microcomputer in quanto come giagrave accennato tale dispositivo egrave da intender-si appunto un microcomputer dotato di specifiche caratteri-stiche per il suo uso in ambiente industriale tale schema egrave visibile in fig 412

I suoi blocchi fondamentali sonobull memoria internabull microprocessorebull porte I Obull unitagrave di programmazione

Lrsquounitagrave di programmazione provvista di tastiera egrave colle-gata esternamente tramite cavo

Figura 412 Schema a blocchi di un PLC (architettura di un microcomputer secondo Von Neumann)

Memoria interna Egrave composta da una memoria RAM che egrave usata come memoria di lavoro (in essa si scrivono e da es-sa si leggono dati e programmi) e che data la sua volatili-tagrave rende necessario lrsquouso di batterie tampone o di gruppi di continuitagrave e da una memoria EPROM o EEPROM il cui compito egrave quello di immagazzinare i programmi necessa-ri al funzionamento intrinseco del sistema operativo (SO) e quindi che non devono essere alterati

Microprocessore Rappresenta il cuore del sistema Scan-disce ciclicamente gli ingressi pone in esecuzione il pro-gramma e sulla base dei risultati ottenuti invia i relativi comandi agli attuatori

Porte I O Permettono il collegamento con il laquocamporaquo e cioegrave con i trasduttori e gli attuatori Data la modularitagrave di molti PLC queste porte sono rappresentate da dei moduli (di input e di output) ciascuno dei quali contiene un deter-minato numero di punti di collegamento raggruppati in una morsettiera in corrispondenza di ogni morsetto egrave posto in genere un LED che ne identifica il suo stato (on-off) I va-ri moduli I O affluiscono in genere a un rack di espansio-ne che permette di ampliare le potenzialitagrave del dispositivo rispetto a una sua struttura minima di base I moduli I O possono essere di tipo logico numerico o analogico Quel-li di tipo logico possono ad esempio avere 1 4 8 16 32 in-gressi logici

Unitagrave di programmazione Egrave un dispositivo esterno al PLC composto da una tastiera e un elemento di visualiz-zazione (display o monitor) e serve per la programmazio-ne del PLC

Attraverso delle interfacce il PLC puograve essere inoltre col-legato con varie periferichebull dispositivo di simulazione provvisto di interruttori per

simulare gli ingressi e di LED per simulare le uscite serve per verificare la perfetta funzionalitagrave del program-ma prima che questo determini malfunzionamenti inde-siderati del sistema reale contribuisce inoltre alla rapi-da individuazione di un eventuale guasto allrsquointerno del sistema

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

manualecremonese

EL

ET

TR

OT

EC

NIC

A

manuale

cremonese

MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

1838 AUTOMAZIONE

to riferimento alle seguenti applicazioni comando di un ci-lindro a semplice effetto comando di un cilindro a doppio effetto comando con autoritenuta comando temporizzato

Il comando di un cilindro a semplice effetto puograve essere diretto (quando premendo un pulsante si eccita direttamen-te la bobina dellrsquoelettrovalvola) o indiretto (quando lrsquoecci-tazione della bobina avviene tramite relegrave pilota)

Per il comando di un cilindro a doppio effetto rimangono valide le stesse considerazioni

Il comando con autoritenuta prevede la pressione di un pulsante di avvio per avviare la corsa di andata e di un pul-sante di stop per avviare la corsa di ritorno il comando egrave in-diretto tramite relegrave pilota il contatto di autoritenuta viene posto in parallelo al pulsante di avvio

Il comando temporizzato ha lo scopo di creare un ritar-do intenzionale nellrsquoesecuzione di una determinata azione (ad esempio la corsa di un cilindro) a seguito di un coman-do (ad esempio la pressione di un pulsante) per queste ap-plicazioni possono essere utilizzati relegrave temporizzatori con ritardo allrsquoeccitazione e alla diseccitazione

17 SEQUENZE CICLICHEIn fig 4245 viene riprodotto lo schema elettropneumatico per il comando di due cilindri a doppio effetto che funzioni-no seguendo il ciclo A+Andash semiautomatico e automatico

Il cilindro A funziona rispettando un ciclo semiautomati-co premendo il pulsante PA viene avviato il ciclo in quan-to lrsquoeccitazione della bobina A+ dellrsquoelettrovalvola porta il cilindro a fine corsa raggiunta questa posizione il contatto di FCA+ si chiude eccitando la bobina Andash con conseguen-te ritorno del cilindro a inizio corsa Il cilindro B funzio-na rispettando un ciclo automatico premendo il pulsante PB viene avviato il ciclo automatico in quanto lrsquoeccitazio-ne della bobina RA del relegrave ausiliario determina la chiusura dei contatti aperti del medesimo e la conseguente eccitazio-ne della bobina dellrsquoelettrovalvola B+ che porta il cilindro a fine corsa questo funzionamento egrave possibile percheacute an-che se il contatto del finecorsa Bndash viene rappresentato aper-to in realtagrave egrave chiuso quando il cilindro si trova a inizio cor-sa tale contatto consente quindi il passaggio di corrente raggiunta la posizione di fine corsa la chiusura del contatto

aperto del finecorsa B+ determina lrsquoeccitazione della bobi-na dellrsquoelettrovalvola Bndash e il conseguente rientro del cilin-dro lrsquooperazione si ripete ciclicamente in quanto la richiu-sura del contatto di Bndash quando il cilindro ritorna a inizio corsa determina nuovamente lrsquouscita del cilindro il ciclo si interrompe premendo il pulsante PBS

18 ARRESTO DI EMERGENZAIn fig 4246 viene riportato un esempio di schema elettrop-neumatico che prevede lrsquoimpiego dellrsquoarresto di emergenza

Il funzionamento viene di seguito descritto La corsa po-sitiva ha inizio per entrambi i cilindri con la pressione del pulsante di avvio PA che eccita la bobina del relegrave temporiz-zatore T1 ritardato alla diseccitazione trascorso il tempo di conteggio se non si interviene con lrsquoarresto di emergenza entrambi i cilindri rientrano (quello a semplice effetto per la presenza della molla quello a doppio effetto per la pre-senza del contatto FCA+ che chiudendosi attiva la bobina Bndash) se si interviene con lrsquoarresto di emergenza AE mentre i cilindri sono usciti il cilindro a semplice effetto rientra im-mediatamente per la presenza della molla quello a doppio effetto mantiene la posizione percheacute la bobina Bndash non puograve piugrave essere attivata

Parte 5Principi generali di oleoidraulica

19 FLUIDI IDRAULICI191 Introduzione

Il sistema di trasmissione oleoidraulico utilizza come sor-gente di energia per la trasmissione e lrsquoazionamento di po-tenza quella contenuta in un fluido in pressione comune-mente chiamato oleoidraulico per distinguerlo dallrsquoacqua e costituito generalmente da olio minerale o sintetico di de-terminate caratteristiche

Lo schema a blocchi di un impianto oleoidraulico viene riportato in fig 4247

Figura 4245 Schema elettropneumatico dellazionamento relativo al ciclo A+Andash

1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

1585Optoisolatori 1777 1778OR (operazione logica) 11 804 1833ndash esclusivo (XOR) 12 804Orbitalindash atomici 159ndash ndash numeri quantici 159ndash ndash principio di esclusione di Pauli 164Ordine di grandezza 588Organi di trasmissione 1864Organigramma 322Organismi paritetici 333Organizzazione 318ndash del lavoro nellrsquoimpresa 321ndash dellrsquoimpresa 318 321ndash di un disegno 295ndash funzionale nellrsquoimpresa 321ndash gerarchica nellrsquoimpresa 321ndash mista nellrsquoimpresa 322Organondash deliberativo di una Spa 320ndash di controllo di una Spa 320Oro (Au) 193

Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

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ELETTROTECNICA

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ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

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• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
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1930 Manuale Cremonese di ELETTROTECNICA

ndash ndash secondario 159ndash ndash spin 164ndash relativi rappresentazione nel sistema

binario 870ndash ndash con modulo e segno 870ndash ndash in complemento a 1 871ndash ndash in complemento a 2 871ndash ndash ndash binari negativi 871ndash ndash ndash binari positivi 871NVRAM (Non Volatile RAM) 856Nyquistndash criterio di 1721ndash ndash punto critico 1721ndash ndash semplificato 1721ndash diagrammi di 1714

OOEM (Original Equipment Manufacturer) 216

Oggetto di un contratto 324Ohmndash leggi di 142 588ndash ndash per i circuiti induttivi in regime

variabile 619ndash ndash per un bipolo passivo RLC serie 631ndash ndash prima legge 142ndash ndash seconda legge 143Oleoidraulica 1838Oligopolio 317Olio 1506 1839ndash minerale 1839Omron 1804ndash cablaggio 1805ndash caricamento 1807ndash compilazione 1807ndash installazione 1804ndash montaggio 1804ndash programmazione 1806ndash salvataggio 1807ndash serie CP SYSMAC 1804ndash simulazione 1807Ondae 154ndash acustiche 158ndash battimentoi 157ndash ndash frequenza di 157ndash densitagrave media di energia 156ndash di pressione in un gas 156ndash effetto Doppler 157ndash elettromagnetiche nel vuoto 156ndash energia trasportata 156ndash fronte drsquo 151ndash intensitagrave dellrsquo 156ndash interferenza 152 156ndash ndash costruttiva 156ndash ndash ndash nodi 156ndash ndash ndash ventri 156ndash ndash distruttiva 156ndash longitudinali 155ndash ndash nei liquidi 156ndash lunghezza drsquo 155ndash meccaniche in una sbarra 155ndash non polarizzata 155ndash piana 154ndash ndash sinusoidale 155ndash piano di polarizzazione 155ndash polarizzata linearmente 155

ndash polarizzazione circolare 155ndash polarizzazione ellittica 155ndash riflessa 147ndash rifratta 147ndash risonanza 157ndash sferiche sinusoidali 155ndash sonore 157ndash ndash infrasuoni 158ndash ndash soglia del dolore 158ndash ndash soglia di udibilitagrave 158ndash ndash ultrasuoni 158ndash ndash velocitagrave 158ndash sorgenti coerenti 156ndash stazionarie 156ndash ndash armoniche superiori 157ndash ndash frequenza fondamentale 157ndash ndash modi normali di vibrazione 157ndash trasversali 155ndash ndash in corde 155ndash velocitagrave di propagazione 155Ondametro eterodina 705Open drain 865Operatore vettoriale 629Operatori economici 315Operazioni booleane elementari 875ndash logiche 11 880ndash nel sistema binario 871ndash prodotto logico (AND) 876ndash segazione o complemento (NOT) 876ndash somma logica (OR) 875ndash tra 57ndash universali 880Operendash di presandash ndash a pelo libero 1586ndash ndash in pressione 1586ndash di sbarramento 1585ndash ndash dighe di ritenuta in calcestruzzo 1585ndash ndash ndash a gravitagrave 1585ndash ndash ndash ad arco 1585ndash ndash ndash in materiali sciolti 1586ndash ndash traverse e paratoie 1585ndash ndash ndash di derivazione o paratoie mobili

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Oscillatore 796ndash a ponte di Wien 797ndash a quarzo 798ndash ndash capacitagrave di carico 798ndash ndash overtone 798ndash ndash parametri mozionali 798ndash a sfasamento 797ndash ndash con rete di sfasamento 12R 797ndash a T-pontato 797ndash condizioni di oscillazione 796ndash ndash criterio dindash ndash ndash Armstrong 797ndash ndash ndash Barkhausen 797ndash ndash ndash Colpitts 797ndash ndash ndash Hartley 797ndash per alta frequenza 797Oscillazionindash permanenti 1703ndash smorzate 1703Oscillografo 705Oscilloscopiondash analogico 721ndash ndash sonde 724ndash ndash visualizzazione alternate mode 722ndash ndash visualizzazione chopped mode 722ndash digitale 722ndash ndash sonde 724Ossidazione 1841Ossidoriduzione reazione 182Ossigeno (O) 191Ottica 147ndash caratteristiche della radiazione

luminosa 147ndash ndash indice di rifrazione assoluto del

mezzo 147ndash ndash velocitagrave della luce 147ndash ndash ndash in un mezzo materiale 147ndash ndash ndash nel vuoto 147ndash fisica 151ndash ndash diffrazione 152ndash ndash interferenza 152ndash ndash ndash anelli di Newton 152ndash ndash ndash esperienza di Young 152ndash ndash ndash nelle lamine sottili 152ndash ndash principio di Huygens-Fresnel 151ndash fotoni 147ndash geometrica 147ndash ndash angolo di incidenza 148ndash ndash angolo di riflessione 148ndash ndash angolo di rifrazione 148ndash ndash angolo limite 148ndash ndash diottro sferico 150ndash ndash onda riflessa 147ndash ndash onda rifratta 147ndash ndash riflessione 147ndash ndash ndash totale 148ndash ndash rifrazione 147ndash ndash specchiondash ndash ndash piano 148ndash ndash ndash sferico 149ndash spettro elettromagnetico 147ndash teoria elettromagnetica 147ndash ndash costante dielettrica 156ndash ndash permeabilitagrave magnetica 156Ottoni 386ndash comuni 387

15791MCElettrotecnica

ELETTROTECNICA

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MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

Consentito durante la prova di esame indispensabile per la preparazione

La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio fino allrsquoEsame di Stato ed egrave di efficace consultazione anche per il professionista grazie al ricco indice analitico si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualitagrave come il software per lrsquoautomazione industriale la piattaforma Arduino lrsquoimpatto ambientale e lo smaltimento rifiuti la qualitagrave e la sicurezza nei luoghi di lavoro Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

articolazione Elettrotecnica earticolazione Automazione

bull DISCIPLINE PROPEDEUTICHE bull ELETTROTECNICA ed ELETTRONICAbull AUTOMAZIONE

httpdizionaripiuzanichelliitcremonese

• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica
• Prefazione-Autori-Sommario_15791Elettrotecnica
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-2
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-3
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-4
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-5
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-6
• Pagine da Elettrotecnica_NP15791_4-2-15-7
• Pagine da Elettrotecnica_indicefinale
• Copertina Cremonese 15791Elettrotecnica

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ELETTROTECNICA

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MAN CREMONESEELETTROTECNICA 4E(CR)

ISBN 978-88-08-15791-1

9 788808 1579116 7 8 9 0 1 2 3 4 (26M)

Pantone 181C Pantone 485C NERO

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli Elettronica Meccanica Elettrotecnica Informatica e Telecomunicazioni Geometra ndash Costruzione Ambiente e Territorio

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La quarta edizione del Manuale Cremonese di Elettrotecnica egrave stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici in particolare per lrsquoindirizzo di Elettrotecnica ed Elettronica nellrsquoarticolazione Elettrotecnica e nellrsquoarticolazione Automazione

In un solo volume sono raccolte le discipline propedeutiche (che trattano argomenti giagrave acquisiti ma che sono qui riproposti nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una agevole consultazione) e le trattazioni specialistiche Il volume affronta non solo gli argomenti tradizionali del corso di elettrotecnica (macchine elettriche motori a commutazione elettronica impianti illuminotecnica) ma anche automazione e azionamenti fornendo inoltre indispensabili nozioni di elettronica di base

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Per i Nuovi Tecnici a indirizzoElettrotecnica ed Elettronica

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