06793 - ELETTROTECNICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede le conoscenze di base della teoria dei circuiti elettrici e magnetici, sa applicare i principali metodi per l'analisi di circuiti in regime stazionario, transitorio e periodico, conosce le proprietà ed i metodi di analisi dei sistemi trifase, conosce il principio di funzionamento del trasformatore monofase e trifase.

Contenuti

L'insegnamento ha essenzialmente carattere formativo e di base per gli studi di Ingegneria. La materia di insegnamento è suddivisa in tre capitoli: Elettromagnetismo, Teoria dei Circuiti, Movimentazione e Macchine Elettriche.

Il corso di 9 CFU è suddiviso in tre moduli di 3 CFU, ciascuno di 30 ore di lezione. I moduli 1 e 2 sono al primo ciclo e sono per gli studenrti dei Corsi di Laurea in Ingegneria Elettronica per l'Energia e l'Informazione e di Ingegneria Biomedica con sede a Cesena. Il modulo 3 è al secondo ciclo ed è per gli studenti del solo Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica per l'Energia e l'Informazione. Nel seguito viene esposta una proposta dei programmi dei tre moduli.

Modulo 1 (per Ing. Elettronica e Biomedica)

1. Elettromagnetismo:

• Grandezze ed equazioni del campo elettromagnetico
• Leggi fondamentali dell'Elettromagnetismo
• Leggi di legame materiale

2. Teoria dei Circuiti:

• Elemento circuitale e circuito elettrico
• Leggi di Kirchhoff e leggi descrittive

3. Elementi circuitali:

• Il resistore, il condensatore e l'induttore ideale
• Gli induttori accoppiati
• I generatori indipendenti ed i generatori pilotati
• Serie-parallelo, stella-triangolo

4. Metodi di analisi dei circuiti:

• Metodo generale d'analisi, eliminazione delle tensioni, analisi nodale, sovrapposizione degli effetti
• Funzione di trasferimento, teorema di Thèvenin, teorema di Norton, teorema di Tellegen ed adittività delle potenze

5. Il regime sinusoidale:

• Metodo dei fasori: uguaglianza, combinazione lineare e derivazione
• Relazione di legame materiale nel dominio delle fasi
• Risonanza ed antirisonanza,
• Potenze attiva, reattiva, complessa e apparente.
• Fattore di potenza
• Rifasamento

Modulo 2 (per Ing. Elettronica e Biomedica)

6. Amplificatori operazionali

• Amplificatore operazionale ideale
• Amplificatore invertente e non invertente
• Amplificatore per la somma, la differenza, la derivata e l’integrale
• Analisi di circuiti con amplificatori operazionali
• Convertitore digitale- analogico

7. Il transitorio nei circuiti elettrici

• Elementi circuitali con memoria nel transitorio
• Calcolo del transitorio nel dominio del tempo
• Circuiti del primo e secondo ordine

8. Sistemi trifase

• Tensioni di fase, tensioni concatenate e correnti di linea
• Sistemi simmetrici, sistemi equilibrati e sistemi bilanciati
• Potenza nei sistemi trifase bilanciati
• Fattore di potenza nei trifase

9. Sistemi magnetici

• Circuiti magnetici e legge di Hopkinson
• Calcolo dei coefficienti di auto e mutua induzione
• Energia magnetica e calcolo delle forze magnetiche,
• Materiali ferromagnetici

10. Movimentazione e Macchine Elettriche

• FEM trasformatorica e FEM mozionale
• Il trasformatore
• Conversione di Energia EM in energia mozionale
• Il campo rotante
• La macchina asincrona e la macchina sincrona
• Macchine in corrente continua

Modulo 3 (per Ing. Elettronica)

11. Sistemi trifase

• Generatori e carichi a stella e a triangolo
• Sistemi simmetrici e bilanciati, sistemi asimmetrici e sbilanciati,
• Potenza nei sistemi trifase
• Rifasamento di un carico trifase.
  

12. Circuiti magnetici

• Richiami sul campo magnetico stazionario
• Materiali ferromagnetici e isteresi magnetica
• Riluttanza e permeanza, legge di Hopkinson edanalisi di circuiti magnetici
• Coefficienti di auto e mutua induzione.
  

13. Trasformatore

• Principio di funzionamento
• Fenomeni dissipativi
• Equazioni interne, circuito equivalente, prova a vuoto e in corto circuito
• Rendimento del trasformatore
• Parallelo di trasformatori
• Trasformatori trifase e trasformatori speciali.

Nel corso delle lezioni verranno fatte esercitazioni sui seguenti argomenti

• Metodi di soluzione dei circuiti in corrente continua (Modulo 1)
• Metodi di soluzione dei circuiti in corrente alternata (Modulo 1)
• Metodi di soluzione dei circuiti con operazionali (Modulo 2)
• Calcolo del transitorio (Modulo 2)
• Uso do PSpice (Modulo 3)

Testi/Bibliografia

Sul web: Le dispense dei parete del corso redatte dal docente gli esercizi e parte delle diapositive proiettate durante le lezioni sono disponibili sulle pagine web del docente (http://www.die.ing.unibo.it/pers/borghi/didattica.htm").Inoltre sono consigliati i seguenti testi.

Per la consultazione:

• K. Alexander and M.N.O. Sadiku, “Fundamentals of Electric Circuits”, McGraw Hill, New York, 2009
• G. Rizzoni, “Principles and Applications of Electrical Engineering”, McGraw Hill, New York, 2007
• F. Ciampolini: “Elettrotecnica generale”, Ed. Pitagora, Bologna
• P.R. Ghigi, M. Martelli, F. Mastri, “Esercizi di Elettrotecnica”, Ed. Esculapio, Bologna

Per approfondimento:

• C.A. Desoer, E.S. Kuh, “Fondamenti di teoria dei circuiti”, Ed. Angeli, Milano
• L.O. Chua, C.A. Desoer, E.S. Kuh, ”Circuiti lineari e non lineari”, Milano
• J.D. Jacksoni,"Classical Electrodynamics",John WWiley & Sons, New York, 1975
  
• J.A. Stratton, "Electromagnetic Theory", McGRAw-Hill, New York

Metodi didattici

Il corso si basa su lezioni teoriche frontali ed esercitazioni tenute dal docente.

Si consiglia inoltre, oltre alle esercitazioni tenute a lezione, di risolvere personalmente durante la preparazione del corso esercizi della tipologia di quelli risolti dal docente.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica consiste in prove scritte ed orali che riguardano sia quesiti teorici che esercizi. Le teoria e gli esercizi richiesti sono esclusivamente su argomenti trattati durante le lezioni.

L'esito è in trentesimi.

La frequenza delle lezioni non è richiesta. La frequenza però, se accompagnata dalla compensione continuativa degli argomenti trattati, contribuisce in modo molto efficace alla preparazione del corso.

Strumenti a supporto della didattica

Nel sito del docente "http://www.die.ing.unibo.it/pers/borghi/didattica.htm" sono disponibili le dispense sugli argomenti trattati a lezione per i Moduli 1 e 2. Sono inoltre proposti esercizi inerenti alla teoria. Sul sito sono anche disponibili le diapositive proiettate a lezione ed ulteriori informazioni sul corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Carlo Angelo Borghi

Consulta il sito web di Arturo Popoli

Consulta il sito web di Leonardo Sandrolini