81819 - ELEMENTI DI CONVERSIONE DELL'ENERGIA ELETTRICA LM

Conoscenze e abilità da conseguire

Il Corso intende fornire agli studenti i principi della conversione elettromeccanica dell'energia e adeguate conoscenze metodologiche ed operative per l’analisi dei principali azionamenti basati su attuatori elettrici. Al termine del corso lo studente possiede una conoscenza generale: delle principali macchine elettriche; dei principali dispositivi a semiconduttore dell'elettronica di potenza; dello schema funzionale e progettuale di circuiti di alimentazione di macchine elettriche.

Contenuti

Il corso è rivolto agli studenti dei Corsi di Laurea in Ingegneria Meccanica e mira a fornire gli strumenti essenziali per capire la struttura e il funzionamento delle principali macchine elettriche e definire i principi della conversione elettromeccanica dell'energia.

La prima parte del corso è dedicata allo studio del principio di funzionamento dei convertitori elettronici più diffusi in ambito industriale. La seconda parte del programma sono prese in esame la struttura e le caratteristiche delle principali macchine elettriche. Alfine di integrare le lezioni frontali saranno presi in esame cataloghi reali e casi applicativi.

 

 

Conversione statica dell'energia elettrica

Introduzione alle fisica dei materiali semiconduttori

Dispositivi elettronici di potenza per la conversione statica: DIODI, MOSFET, IGBT.

I convertitori AC/DC:

• Il raddrizzatore monofase non controllato con carico ohmico-induttivo.
• Il raddrizzatore monofase non controllato con carico ohmico-capacitivo.
• Il raddrizzatore trifase non controllato con carico ohmico-induttivo.
• Il raddrizzatore trifase non controllato con carico ohmico-capacitivo.
  

I convertitori DC/DC:

• Il chopper a 1 quadrante.
• Il chopper a 2 quadranti (Half Bridge).
• Il chopper a 4 quadranti  (Full bridge).
• La tecnica di modulazione di tipo PWM per convertitori DC/DC.
• La regolazione della tensione e nei convertitori DC/DC.
  

I convertitori DC/AC:

• Il ramo di Inverter
• L’inverter monofase.
• L’inverter trifase.

 

 

Conversione elettromeccanica dell'energia

Principi di conversione elettromeccanica dell'energia.

Macchina in corrente continua.

• Geometria di macchina e il principio di funzionamento.

• Espressione della coppia, circuito elettrico equivalente e la caratteristica meccanica.

• Funzionamento da motore e da generatore. Principio di controllo della coppia e della velocità.

• Indebolimento di campo e zone di funzionamento a coppia e potenza costante.

 

Macchina sincrona trifase e il motore brushless.

• Il campo magnetico rotante.

• Geometria di macchina e il principio di funzionamento.

• Espressione della coppia, circuito elettrico equivalente e la caratteristica meccanica.

• Funzionamento da motore e da generatore.

 

Macchina asincrona trifase.

• Geometria di macchina e il principio di funzionamento.

• Espressione della coppia, circuito elettrico equivalente e la caratteristica meccanica.

• Funzionamento da motore e da generatore.

• Problemi all'avviamento.

• Controllo V/f.

 

Testi/Bibliografia

Il corso presenta e compendia diversi argomenti e pertanto saranno distribuite allo studente dispense redatte direttamente dal docente e rese disponibili attraverso la piattaforma Insegnamenti On Line.

Vengono inoltre segnalati i seguenti testi di riferimento:

 

1. A. E. Fitzgerald, C. Kingsley, A. Kusko: Macchine elettriche. Franco Angeli

 

2. M. Rashid, "Elettronica di potenza. Vol.1, dispositivi e circuiti", Pearson-Prentice Hall, 2007, 3a edizione

 

3. N. Mohan, T. Undeland, W. Robbins, "Elettronica di potenza: convertitori e applicazioni", Hoepli, 2005, 3a edizione

Metodi didattici

Le lezioni frontali in aula sono integrate con esercitazioni al calcolatore. Durante tali esercitazioni, gli studenti potranno simulare il comportamento delle macchine elettriche, dei principali dispositivi a semiconduttore per l’elettronica di potenza e dei circuiti studiati durante il corso.

 

 

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene mediante una prova orale, che ha lo scopo di esaminare l'acquisizione delle conoscenze previste dal programma.

La prova orale consiste in almeno tre domande di cui almeno una sulla parte di elettronica di potenza e una sulla parte di macchine elettriche.

Durante il colloquio verrà valutata la capacità dello studente di:

- utilizzare correttamente gli strumenti dell'elettrotecnica e della conversione elettromeccanica dell'energia;

- descrivere il principio di funzionamenti dei convertitori statici di potenza e delle macchine elettriche;

- rappresentare in modo appropriato gli schemi di controllo.

La valutazione finale terrà conto della capacità espositiva, della autonomia e della proprietà di linguaggio nel presentare le risposte ai quesiti.

 

 

 

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni ed esercitazioni sono svolte con l'ausilio di PC e videoproiettore (Power Point, MATLAB)

 

 

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Michele Mengoni