PROGRAMMA ELETTROTECNICA ING. MECCANICA (9 CFU)

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1 PROGRAMMA ELETTROTECNICA ING. MECCANICA (9 CFU) ANALISI DELLE RETI ELETTRICHE ELEMENTI INTRODUTTIVI: 1. Teoria dei circuiti a costanti concentrate 2. Grandezze elettriche 3. Leggi di Kirchhoff 4. Bipoli elettrici 5. Convenzioni sui bipoli (potenza e passività) 6. Leggi costitutive (resistore ideale, condensatore ideale, induttore ideale, generatore di tensione ideale, generatore di corrente ideale, corto circuito, circuito aperto, generatori ideali controllati) 7. Multipoli RETI RESISTIVE IN REGIME CONTINUO: 1. Circuiti elementari 2. Resistenza equivalente o di ingresso (connessione di resistori in serie, parallelo, trasformazioni triangolo stella) 3. Partitore di tensione e di corrente 4. Legge di Ohm generalizzata 5. Adattamento del carico 6. Connessione di generatori indipendenti (teorema di Millman) 7. Principio di sostituzione 8. Principio di sovrapposizione degli effetti 9. Reti di bipoli 10. Metodi sistematici di analisi delle reti elettriche di bipoli a. Nozioni di base sulla teoria dei grafi (albero, coalbero, taglio, maglia) b. Analisi su base maglie e su base tagli c. Metodo delle correnti di maglia e metodo degli anelli d. Metodo dei nodi e. Analisi con generatori non trasformabili e con generatori pilotati 11. Teorema di Tellegen 12. Teorema di Thevenin e di Norton 13. Doppi bipoli resistivi 14. Trasformatore ideale REGIME PERIODICO SINUSOIDALE: 1. Funzioni sinusoidali nel tempo 2. Fasori e loro proprietà 3. Teorema di Kennelly Steinmetz 4. Equazioni di Kirchhoff nel dominio dei fasori 5. Relazioni costitutive nel dominio dei fasori 6. Impedenza e ammettenza 7. Mutua induttanza 8. Calcolo simbolico mediante fasori e analisi delle reti

2 9. Potenze in regime sinusoidale (potenza istantanea, potenza attiva, potenza reattiva, potenza apparente, potenza complessa, teorema della conservazione della potenza) 10. Adattamento del carico 11. Rifasamento RETI TRIFASE 1. Sistemi trifase (generatore trifase, carico trifase a stella e a triangolo) 2. Sistemi simmetrici ed equilibrati (circuito monofase equivalente) 3. Sistemi simmetrici e squilibrati 4. Sistemi con filo di neutro 5. Bilancio delle potenze 6. Confronto tra sistema trifase e monofase 7. Rifasamento RETI DINAMICHE 1. Introduzione alle reti non degeneri 2. Reti ad una costante di tempo nel dominio del tempo 3. Reti a due costanti di tempo nel dominio del tempo 4. Poli di una rete 5. Trasformata di Laplace 6. Leggi di Kirchhoff nel dominio di Laplace 7. Leggi costitutive nel dominio di Laplace 8. Impedenza e ammettenza nel dominio di Laplace 9. Calcolo simbolico REGIME PERIODICO NON SINUSOIDALE: 1. Serie di Fourier trigonometrica ed esponenziale 2. Trasformata di Fourier 3. Valore efficace e Total Harmonic Distortion (THD) 4. Le potenze nel regime periodico non sinusoidale (potenza istantanea, attiva, reattiva, apparente, distorcente, non sinusoidale) 5. Diagrammi di Bode 6. Reti risonanti serie e parallelo 7. Cenni sui filtri (passa basso, passa alto, passa banda, elimina banda, filtri notch) PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DELLE MACCHINE ELETTRICHE TRASFORMATORE: 1. Circuiti magnetici 2. Trasformatore reale e circuito equivalente 3. Dati di targa 4. Prova a vuoto e in corto circuito, 5. Funzionamento a vuoto e sotto carico (variazione di tensione in funzione delle condizioni di carico) 6. Bilancio energetico (rendimento) 7. Parallelo di trasformatori 8. Autotrasformatore

3 9. Trasformatore trifase. MACCHINE ELETTRICHE ROTANTI: 1. Principi di funzionamento: conversione elettromeccanica dell energia 2. Forza elettromotrice indotta 3. Potenza convertita e coppia sviluppata 4. Struttura delle macchine rotanti 5. Potenze perdite e rendimento 6. Il campo magnetico rotante MACCHINA ASINCRONA: 1. Motore trifase 2. Circuito equivalente del motore asincrono 3. Coppia e caratteristica meccanica 4. Stabilità di funzionamento 5. Avviamento 6. Principali tipologie costruttive 7. Cenni sul generatore asincrono 8. Motore monofase 9. Dati di targa 10. Normativa tecnica MACCHINA SINCRONA: Tipologie costruttive: rotore liscio e a poli salienti Circuito equivalente: modello di Behn Eschemburg Diagramma di funzionamento della macchina sincrona: funzionamento a vuoto e sotto carico Modelli di Potier e di Blondel Impiego della macchina sincrona come generatore e come motore Dati di targa Normativa tecnica NOZIONI DI ELETTRONICA DI POTENZA: 1. Componenti: diodo ideale, diodo a semiconduttore, transistor bipolare a giunzione (BJT), IGBT, tiristore (SCR) 2. Convertitori AC DC (raddrizzatori): raddrizzatori monofase e trifase, raddrizzatori controllati 3. Conversione DC AC (invertitori) 4. Conversione DC DC: step down (buck converter), step up (boost converter), buck boost converter NOZIONI DI AZIONAMENTI ELETTRICI MACCHINE SPECIALI: 5. Generalità: caratteristiche meccaniche stazionarie e stabilità 6. Azionamenti con motori convenzionali 7. Motore sincrono a magneti permanenti a. Motori brushless dc (a forma trapezia) b. Motori brushless ac 8. Motore a passo (stepping motor)

4 a. Motori a passo a riluttanza variabile b. Motori a passo a magnete permanente c. Motori a passo ibridi 9. Motore switched reluctance IMPIANTI ELETTRICI LINEE ELETTRICHE: 1. Tipologie 2. Schemi equivalenti 3. Caduta di tensione: linee a sbalzo, linee alimentate da due estremità, linee ad anello 4. Comportamento termico delle linee 5. Dimensionamento delle linee SISTEMI ELETTRICI DI POTENZA: 1. Sistemi elettrici in alternata 2. Sistemi elettrici in continua 3. Dispositivi di manovra e protezione: tipologie e caratteristiche a. Interruttore b. Sezionatore c. Contattore d. Fusibile e. Relè termico, magnetico, differenziale f. Scaricatore di tensione SICUREZZA NEI SISTEMI ELETTRICI: 1. Principi di sicurezza elettrica 2. Contatti diretti ed indiretti 3. Impianti di messa a terra: tensione di passo e di contatto IMPIANTI ELETTRICI UTILIZZATORI: 1. Generalità sugli impianti di media tensione e di bassa tensione 2. Sistemi di distribuzione in BT: TT, TN, IT 3. Tipologie di impianti 4. Principali norme tecniche sugli impianti elettrici

5 Daniele, Liberatore, Graglia, Manetti, Elettrotecnica, Monduzzi Editore. G. Fabricatore, Elettrotecnica e applicazioni, Liguori Editore. G. Martinelli, M. Salerno, Fondamenti di elettrotecnica, Edizioni Siderea. M. Guarnieri, A. Stella, Principi e applicazioni di elettrotecnica, Edizioni Progetto Padova. N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins, Elettronica di potenza Convertitori e applicazioni, Hoepli. L. Ferraris, Macchine elettriche, CLUT Editrice. M. Pezzi, Macchine elettriche, Zanichelli.