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Claudio BIANCHINI
Ricercatore t.d. art. 24 c. 3 lett. B
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Elettrotecnica e Macchine Elettriche
Ingegneria del Veicolo (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze di base sul principio di funzionamento e la modellizzazione dei principali sistemi elettrici.
Saranno esaminati i componenti e i circuiti elettrici in condizioni stazionarie (con particolare riguardo al regime costante e sinusoidale alternato) e dinamiche sia nel dominio del tempo sia della frequenza. Infine i circuiti magneti e le loro principali applicazioni (le macchine elettriche statiche e rotanti) saranno analizzate.
Di seguito sono riportati gli obiettivi di apprendimento, in riferimento ai descrittori di Dublino.
Conoscenza e capacità di comprensione delle seguenti tematiche:
1. Le reti elettriche in regime stazionario.
2. Le reti elettriche in regime dinamico nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza.
3. La Potenza in regime continuo e in regime sinusoidale alternato.
4. Risonanza e rifasamento
5. I sistemi trifase
6. I circuiti magnetici
7. I trasformatori monofase e trifase
8. Le machine elettriche rotanti
Prerequisiti
Analisi Matematica I, Analisi Matematica II, Fisica Generale
A chi si presenta senza aver sostenuto le propedeuticità di cui sopra potrà essere richiesto di dimostrare la conoscenza di base di tali argomenti
Programma del corso
Reti in DC (20 ore):
Bipoli lineari: resistori, generatori ideali, generatori reali, pilotati di corrente e tensione (Ore 6)
Resistenze in serie e in parallelo, partitore di tensione e di corrente. (Ore 2)
Adattamento carico sorgente nel caso di generatori reali (Ore 2)
Leggi di Kirchhoff e soluzione delle reti elettriche (Ore 2)
Teoremi di Thevenin, Norton, Millmann, esempi di risoluzione di reti (ore 4)
Metodi di Maxwell ai nodi e agli anelli (Ore 4)
Bipoli Reattivi e comportamento in transitorio (16 ore):
Richiami sulle equazioni di Maxwell (5 ore)
Condensatori, legame tensione corrente, comportamento in transitorio, serie e parallelo (3 ore)
Circuiti magnetici, legge di Ampere, legge di Hopkinson (2 ore)
Induttori, legame tensione corrente, comportamento in transitorio, serie e parallelo (2 ore)
Esempi di soluzione dei transitori del I ordine (2 ore)
Circuiti in regime transitorio, analisi nel dominio del tempo (Ore 2)
Analisi delle reti in regime sinusoidale alternato (18 ore):
la trasformata di Steinmetz e l'uso dei fasori per la soluzione dei circuiti in regime sinusoidale (Ore 4)
Potenza in regime sinusoidale (Ore 4)
Risonanza e rifasamento (Ore 4)
Sistemi trifase simmetrici: potenza e misura della potenza attiva, inserzione Aron, rifasamento, confronto con i sistemi monofase (Ore 6)
Macchine Elettriche (19 ore):
Il trasformatore: mutua induzione, elementi costruttivi, circuito equivalente (Ore 3)
Prova vuoto e prova in Corto circuito (Ore 2)
Motori in Corrente continua a statore avvolto e a Magneti Permanenti:
-principio di funzionamento (Ore 2)
-modello circuitale (Ore 2)
caratteristiche meccaniche eccitazione indipendente e serie (Ore 2)
Motori Asincroni: Avvolgimenti trifase, campo magnetico rotante (Ore 2)
Principi di funzionamento e modello circuitale (stazionario) del motore asincrono (Ore 3)
Caratteristica meccanica (Ore 3)
Metodi didattici
L’insegnamento prevede lezioni teoriche e relative esercitazioni realizzate anche con l’ausilio di sistemi multimediali.
Il materiale didattico sarà reso disponibile al termine di ogni lezione sulla piattaforma collaborativa "TEAMS"
I modelli matematici introdotti saranno impiegati per la modellazione numerica e simulazione al calcolatore con Matlab/Simulink.
Testi di riferimento
Appunti del docente e dispense disponibili su TEAMS
-Allan R. Hambley "Electrical Engineering Principles And Application" Paperback – 2016 PEARSON
Esiste anche in versione italiana:
-Elettrotecnica
di Allan R. Hambley (Autore), F. Grasso (a cura di), A. Luchetti (a cura di), M. C. Piccirilli (a cura di) PEARSON/Prentice Hall
G.Rizzoni "Elettrotecnica. Principi e applicazioni"
McGraw Hill education
Maurizio Repetto, Sonia Leva "ELETTROTECNICA, elementi di teoria es esercizi" Città Studi edizione
ISBN:978-88-251-7448-9
Verifica dell'apprendimento
L’esame consiste di una prova scritta che prevede la soluzione di alcuni esercizi e una prova orale.
La prova scritta è costituita da tre esercizi:
-un esercizio in Corrente Continua
-un esercizio in Corrente Alternata
-un Transitorio del primo o del secondo ordine
il tempo a disposizione è tipicamente 40 minuti per ciascuni esercizio.
La prova orale riguarda i contenuti applicativi del corso ed è tipicamente costituita da due domande di cui una riguardante le macchine elettriche e la seconda che riguarderà le applicazioni dell'energia elettrica.
Per superare l’esame entrambe le prove devono risultare sufficienti. Il voto finale dell’esame è determinato tenendo conto di entrambe le prove e dando maggior peso alla migliore delle due.
Eventuali recuperi parziali della prova scritta saranno concordati singolarmente con lo studente interessato
Risultati attesi
Capacità di analizzare reti elettriche lineari in regime continuo, alternato e in transitorio.
Calcolo della potenza e bilancio energetico.
Conoscenza della struttura e comprensione del funzionamento delle principali macchine elettriche statiche e dinamiche.