28633 - ELETTROTECNICA T-A (A-K)

Conoscenze e abilità da conseguire

Approfondimento dei concetti e metodologie inerenti l'elettromagnetismo stazionario e lentamente variabile. Fornire i principali strumenti per l'analisi dei circuiti elettrici e magnetici. Illustrazione delle caratteristiche costruttive e di funzionamento delle principali macchine elettriche e dei componenti di un sistema elettrico di potenza.

Contenuti

Prerequisiti/Propedeuticità consigliate

Sono richieste le conoscenze di base dell'elettromagnetismo. Tali conoscenze sono acquisite, di norma, superando l’esame di Fisica T-B. Lo studente dovrebbe inoltre aver maturato una buona conoscenza delle basi di calcolo differenziale e integrale, fornite nei corsi di Analisi Matematica.

Tutte le lezioni saranno tenute in italiano. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso e poter utilizzare il materiale didattico fornito.

Programma

Concetti fondamentali

Circuiti a parametri concentrati. Componenti circuitali. Tensione e corrente.
Potenza ed energia. Convenzione dell'utilizzatore e del generatore. Componenti attivi e passivi. Leggi di Kirchhoff. Passaggio dalla teoria dei campi a quella dei circuiti.

Circuiti resistivi in regime stazionario

Resistori. Generatori indipendenti di tensione e di corrente.
Componenti in serie e in parallelo. Partitori di tensione e di corrente. Trasformazione dei generatori. Formula di Millman.
Doppi bipoli resistivi: parametri R e G, parametri ibridi, parametri di trasmissione, relazione tra i parametri, trasformazione stella-triangolo, generatori dipendenti, trasformatore ideale.
Metodi generali di analisi: analisi di tableau, metodi delle tensioni di nodo e delle correnti di maglia.
Teoremi dei circuiti: teorema di Tellegen, teorema di sostituzione, principio di sovrapposizione, teoremi di Thévenin e di Norton, teorema di reciprocità.

Transitori

Circuiti del primo ordine RC e RL. Condizioni iniziali. Componente transitoria e di regime della risposta. Risposta con ingresso zero e risposta nello stato zero. Cenno sui circuiti del secondo ordine RLC.

Circuiti in regime sinusoidale

Condensatori. Induttori. Induttori accoppiati.
Funzioni sinusoidali. Trasformata di Steinmetz (metodo simbolico). Impedenza e ammettenza. Analisi di circuiti con il metodo simbolico.
Potenze in regime sinusoidale: potenza attiva, reattiva e apparente. Potenza complessa. Valori efficaci. Rifasamento. Massimo trasferimento di potenza attiva.
Risposta in frequenza. Funzioni di trasferimento. Risonanza.

Sistemi trifase

Utilizzatori a stella e a triangolo. Utilizzatori equilibrati e squilibrati. Potenza nei sistemi trifase. Rifasamento di un carico trifase. Sistema trifase con neutro.

Circuiti magnetici

Proprietà magnetiche della materia, materiali diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici. Circuiti magnetici. Riluttanza. Legge di Hopkinson.

Trasformatore

Principio di funzionamento. Ipotesi di campo. Equazioni interne ed esterne. Circuiti equivalenti. Funzionamento a vuoto ed in corto circuito. Misura del rendimento.

Macchine asincrone

Principio di funzionamento. Equazione interne ed esterne. Teorema di equivalenza. Circuito equivalente. Caratteristiche meccanica ed elettromeccaniche.

Macchine sincrone

Principio di funzionamento. Equazione interne ed esterne.

Elementi di impianti elettrici e sicurezza elettrica

Generazione, trasporto e distribuzione dell'energia elettrica. Protezione dai contatti indiretti. Protezione dalle sovracorrenti. Protezione dalle sovratensioni.

Testi/Bibliografia

Per approfondimenti, lo studente potrebbe consultare i seguenti testi:

G. Rizzoni, "Elettrotecnica – Principi e applicazioni", McGraw-Hill

C. Alexander, M. Sadiku, "Circuiti Elettrici", McGraw-Hill

R. Perfetti, "Circuiti elettrici", Zanichelli

G. Chitarin, F. Gnesotto, M. Guarnieri, A. Maschio, A. Stella, "Elettrotecnica 1 - Principi", Società Editrice Esculapio

G. Chitarin, F. Gnesotto, M. Guarnieri, A. Maschio, A. Stella, "Elettrotecnica 2 - Applicazioni", Società Editrice Esculapio

M. Repetto, S. Leva, "Elettrotecnica - Elementi di teoria ed esercizi", Città Studi Edizioni

P. Ghigi, M. Martelli, F. Mastri, Esercizi di Elettrotecnica, Società Editrice Esculapio

S. Barmada, Esercizi di Elettrotecnica, Pisa University Press

Metodi didattici

Il corso si svolge nel primo periodo del secondo anno del corso di Laurea in Ingegneria Gestionale, e si articola su 6 crediti, corrispondenti a 60 ore di lezione frontale, durante le quali il docente illustrerà in aula gli argomenti previsti dal programma. Circa 40 ore saranno dedicate allo sviluppo teorico dei concetti e delle metodologie fondamentali dell'elettrotecnica. Le rimanenti 20 ore saranno dedicate alle esercitazioni, durante le quali lo studente, utilizzando le nozioni teoriche sviluppate, acquisirà le capacità pratiche necessarie per analizzare circuiti elettrici in regime stazionario, sinusoidale e transitorio, sistemi trifase e configurazioni magnetiche.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame è mirato a valutare l’acquisizione da parte dello studente dei concetti fondamentali nel campo dell’elettrotecnica.

Durante l’esame lo studente dovrà dimostrare di conoscere gli elementi fondanti della materia che consentono di applicare la teoria dell’elettromagnetismo allo studio delle più diffuse applicazioni dell’ingegneria elettrica (circuiti elettrici, sistemi elettrici di potenza, macchine elettriche).

Lo studente dovrà inoltre dimostrare di essere in grado di risolvere in modo autonomo semplici problemi esemplificativi, applicando i metodi sviluppati durante il corso.

Lo studente può superare l’esame utilizzando una delle seguenti modalità:

Prove parziali: lo studente sosterrà due prove parziali, la prima a metà corso, e la seconda al suo termine. Durante ciascuna prova saranno somministrati agli studenti una domanda, vertente su uno degli argomenti trattati a lezione, e due esercizi.

Lo studente avrà 20 minuti per rispondere alla domanda, producendo un breve elaborato scritto, nel quale sarà chiamato a dimostrare il raggiungimento di una visione organica del tema proposto, la padronanza del linguaggio tecnico specifico e le proprie capacità di sintesi e di analisi. Nel corso di questa fase, non è consentito l'utilizzo di calcolatrici, né la consultazione di testi o appunti di alcun tipo.

Lo studente avrà quindi 120 minuti per risolvere i due esercizi proposti. Durante la prima prova parziale, gli esercizi saranno incentrati sullo studio di circuiti elettrici in regime stazionario e transitorio. Gli esercizi della seconda prova parziale verteranno invece sullo studio di circuiti in regime sinusoidale, sistemi trifase e circuiti magnetici. Lo studente dovrà dare prova di saper applicare correttamente le metodologie di analisi sviluppate durante il corso e di aver acquisito una sensibilità critica ai risultati ottenuti. Durante lo svolgimento degli esercizi, è consentito l'utilizzo di calcolatrici, nonché la consultazione di testi e appunti.

Al termine delle due prove parziali sarà formulato un punteggio medio per lo svolgimento degli esercizi ed uno per le risposte alle domande. Il voto finale sarà valutato come media pesata di tali punteggi. L’esame si considera superato se i punteggi relativi agli esercizi ed alle domande di teoria sono entrambi superiori alla sufficienza. In tal caso, lo studente avrà la possibilità di verbalizzare il voto finale. Nel caso in cui uno o entrambi i punteggi relativi agli esercizi ed alle domande di teoria non abbiano raggiunto sufficienza, ma il voto finale sia maggiore o uguale a 14/30, lo studente potrà sostenere una prova orale integrativa entro la sessione invernale.

Esame completo: lo studente potrà iscriversi ad uno degli appelli d’esame pubblicati sul sistema Almaesami nel corso dell'anno. L'esame completo è costituito da una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta è costituita da due esercizi, volti ad accertare che lo studente sia in grado di applicare correttamente le metodologie di analisi sviluppate durante il corso e abbia acquisito una sensibilità critica ai risultati ottenuti. Lo studente avrà 120 minuti per risolvere gli esercizi proposti, che saranno incentrati sullo studio di circuiti elettrici in regime transitorio e sinusoidale, di sistemi trifase e di circuiti magnetici. Durante lo svolgimento degli esercizi, è consentito l'utilizzo di calcolatrici, nonché la consultazione di testi e appunti. Durante la prova scritta, è consentito l'utilizzo di calcolatrici, nonché la consultazione di testi e appunti.

Per accedere alla prova orale è necessario avere conseguito allo scritto un punteggio maggiore o uguale a 14/30. Il punteggio conseguito a seguito di una prova scritta rimane valido per tutta la sessione e decade al termine di questa. Nel corso di una prova scritta, l'eventuale punteggio conseguito nel corso di una prova precedente si considera decaduto all'atto della consegna dell'elaborato.

La prova orale dovrà essere sostenuta nella stessa sessione in cui è stata superata la prova scritta. Durante la prova orale lo studente sarà invitato discutere di alcuni degli argomenti svolti durante il corso. La discussione sarà tesa a verificare che lo studente abbia raggiunto una visione organica dei tema proposti, abbia conseguito una buona padronanza del linguaggio tecnico specifico e abbia maturato capacità di sintesi e di analisi.

Il grado di soddisfacimento dei summenzionati requisiti contribuirà alla formulazione del voto, congiuntamente al punteggio conseguito alla prova scritta.

Strumenti a supporto della didattica

Ulteriore materiale didattico viene distribuito su Virtuale [https://virtuale.unibo.it/]

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Leonardo Sandrolini