06793 - ELETTROTECNICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede le conoscenze di base della teoria dei circuiti elettrici e dei principali metodi di analisi circuitale. In particolare è in grado di: -analizzare circuiti lineari in regime stazionario, transitorio e periodico, -valutare le potenze scambiate tra i componenti di un circuito elettrico.

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