29238 - CIRCUITI ELETTRICI T

Conoscenze e abilità da conseguire

Conoscenze dei metodi di studio ed analisi, della caratterizzazione e del comportamento energetico dei circuiti elettrici in regime stazionario, periodico, transitorio e dei sistemi trifase. Implementazione e verifica numerica del comportamento dei circuiti con software commerciali.

Contenuti

Parte I - Reti algebriche
L'approssimazione dei circuiti concentrati. Dai campi ai circuiti: Tensione e corrente, leggi di Kirchhoff. Dai circuiti ai grafi: reti di bipoli, nozioni topologiche e proprietà. Matrice di incidenza [A] e matrice degli anelli [B]. Formulazione matriciale delle leggi di Kirchhoff. Teorema di Tellegen e principio di conservazione dell'energia. Albero e coalbero. Matrice dei rami [D] e matrice delle corde [C]. Legame tra le matrici [C] ed [D]. Bipoli elettrici privi di memoria, leggi costitutive, aspetti energetici. Linearità, passività e tempo-invarianza. Collegamenti anomali e proprietà di spostamento dei generatori. Multipoli e multiporta. Analisi di tableau e matrice [T]. Principio di so­stituzione. Resistori in serie, partitore di tensione. Resi­stori in parallelo, partitore di corrente. Trasformazione stella/triangolo. Resistore equivalente di una rete resistiva. Principio di sovrapposizione degli effetti. Teoremi di Thevenin e Norton. Generatori reali, massimo trasfe­rimento di potenza. Teorema di Millman e duale. Teorema di Thevenin e Norton con generatori pilotati. Rappresentazione Thevenin e Norton dei Multiporta. Teorema di reciprocità. Doppi bipoli e loro caratterizzazione. Metodi generali per l'analisi dei circuiti: tensioni di nodo e tensioni di ramo, correnti di anello e correnti di corda. Presenza di generatori non trasformabili e di generatori pilotati. Confronto tra i diversi metodi.

Parte II - Reti dinamiche
Componenti dinamici: condensatori, induttori ed induttori accoppiati. Relazioni costitutive, po­tenza ed energia, proprietà di continuità. Connessioni serie/parallelo e partitori. Reti degeneri. Circuiti del I ordine tipo RL ed RC: approccio con Thévenin/Norton. Soluzione generale. Transitori del I ordine con generatori in continua: caratteristiche della forma d'onda esponenziale, formula del tempo trascorso. Formulazione in termini di equazione di stato, proprietà della variabile di stato. Formula di Lagrange. Presenza di interruttori. Circuiti del II ordine: approccio del doppio bipolo, equazione di stato. Deduzione dell'equazione dif­ferenziale del II ordine. Soluzione generale. Modi della risposta con ingresso zero (evoluzione libera). Esempio di circuiti con LC serie ed LC parallelo. Circuiti di ordine superiore: approccio generale con la rappresentazione Thevenin-Norton ed ibrida dei multiporta. Equazione di stato, soluzione generale e formula di Lagrange generalizzata, cenni al calcolo dell'esponenziale di matrice. Equazione differenziale di ordine superiore, integrale generale. Cenni al metodo della trasformata di Laplace.

Parte III - Regime sinusoidale
Grandezze alternate, periodiche, sinusoidali. Valor medio e valor efficace. Transitorio iniziale e regime sinusoidale. Fasore associato alle grandezze sinusoidali. Operazioni con i fasori e proprietà. Metodo simbolico (trasformata di Steinmetz). Legge di Ohm simbolica: impedenze, reattanze ed ammettenze. Risonanza serie e parallelo. Potenza istantanea. Potenza attiva, reattiva ed apparente. Potenza complessa. Cosfì e fattore di potenza. Teorema di Boucherot ed addittività delle potenze. Teorema del massimo trasferimento di potenza. Rifasa­mento. Sistemi trifase a 3 e 4 fili: collegamenti e definizioni. Sistemi simmetrici ed equilibrati. Si­stemi dissimmetrici e squilibrati. Connessioni stella/triangolo. Metodi di soluzione e diagrammi vettoriali. Potenza istanta­nea. Potenza attiva, reattiva e complessa. Cosfì e fattore di potenza. Rifasamento nei sistemi trifase. Rappresentazione Thévenin dei sistemi trifase. Teorema di Fortescue. Approccio ai sistemi tri­fase con la teoria delle sequenze.

Testi/Bibliografia

Per la teoria:
- L.O. Chua, C.A. Desoer, E.S. Kuh: “Circuiti lineari e non lineari”, Ed. Jackson Libri.
(oppure: C.A. Desoer, E.S. Kuh: "Fondamenti di teoria dei circuiti", Ed. Franco Angeli.)
- V. Daniele, A. Liberatore ed al.: “Elettrotecnica”, Ed. Monduzzi.

Per gli esercizi e le applicazioni:
- C. K. Alexander, M. N. O. Sadiku: “Circuiti elettrici”, Ed. McGraw-Hill.

Metodi didattici

Il corso è suddiviso in lezioni ed esercitazioni in aula, indicativamente nel rapporto 3:1.
Ad ogni argomento di lezione corrispondono dimostrazioni, esempi, ed esercizi applicativi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto (obbligatorio) ed orale.
La prova scritta consiste in tre temi, uno per ciascuna delle 3 parti del corso. Ogni tema include un esercizio e due domande di teoria. L'ammissione all'orale avviene se sono stati svolti in modo sufficiente almeno 2 dei 3 temi.

L'iscrizione alle prove è obbligatoria ed avviene UNICAMENTE con il sistema Almaesami: http://almaesami.unibo.it [http://almaesami.unibo.it/]

Strumenti a supporto della didattica

Dispense redatte a cura del docente.
Sono disponibili anche libri di testo in lingua italiana ed inglese.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gabriele Grandi