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Fondamenti di Impianti elettrici

01UQRLX

A.A. 2020/21

2020/21

Fondamenti di Impianti elettrici

L'insegnamento si propone di fornire le nozioni di base relative alla struttura ed alle caratteristiche degli impianti elettrici per la produzione, il trasporto e l’utilizzazione dell’energia elettrica, nel rispetto dei vincoli di economicità e sostenibilità ambientale. Dopo avere illustrato i principali componenti, sono prese in considerazione le tecniche analitiche per lo studio dei sistemi trifase, in condizioni normali e di guasto. Sono successivamente affrontati i problemi di dimensionamento dei componenti e di protezione contro le sovracorrenti e le sovratensioni. Una parte delle attività è dedicata ai concetti generali di sicurezza (in particolare elettrica), includendo i principali riferimenti alle prescrizioni legislative e normative più significative. Saranno sviluppati, inoltre, i concetti principali per il dimensionamento preliminare di impianti elettrici di utente.

Electrical Systems Fundamentals

The course aims at providing the basic notions concerning the structure and characteristics of the electrical installations for electricity production, delivery and utilization, with due attention to economic and environmental constraints. After considering the main components, the course will present the basic techniques for three phase systems, in normal state and after faults. The problems of protections against overcurrents and overvoltages will be presented next. Part of the course is dedicated to the general safety concepts and their application to electrical plants, including the main references to the most significant legislation and standards for electrical safety and to the prevention techniques. The last part of the course is devoted to some basic concepts on electrical plants for final users and their preliminary design.

Fondamenti di Impianti elettrici

Capacità di riconoscere ed interpretare finalità, struttura e funzionamento degli impianti elettrici di alta, media e bassa tensione, modellando i principali componenti per studiare le condizioni di funzionamento in regime normale e di guasto. Conoscenza dei concetti basilari relativi ai problemi di interruzione della corrente elettrica e di scelta delle protezioni contro le sovracorrenti e le sovratensioni. Capacità di interpretare ed applicare i concetti riguardanti la sicurezza delle persone e le relative prescrizioni normative. Conoscenza dei concetti basilari per la progettazione preliminare di impianti elettrici di utente, con capacità di definire uno schema base di impianto di utente e di proporzionare i componenti in funzione delle esigenze di esercizio e degli eventi anomali (sovracorrenti e sovratensioni), identificando le protezioni nel rispetto delle esigenze funzionali e delle norme.

Electrical Systems Fundamentals

Ability to understand and interpret the structure and operation of electrical installations in High Voltage, Medium Voltage and Low Voltage systems, modelling the main components to study the operating conditions in normal state and after faults. Knowledge of the basic concepts on the interruption of the electric current and on the selection of the protection against overcurrents and overvoltages. Ability to interpret and apply the concepts referred to safety and the related standards and regulatory documents. Knowledge of the basic concepts of the design of user power plants, with ability to define basic scheme, to size the components in function of operating requirements and of the possible occurrence of anomalous events (short circuits and overvoltages), to identify the protections types and settings applying the relevant standards.

Fondamenti di Impianti elettrici

Conoscenze basilari dell’elettrotecnica dei circuiti e dei sistemi trifase, conoscenza di base delle macchine elettriche (trasformatori, macchine sincrone e asincrone).

Electrical Systems Fundamentals

Basic knowledge of electrotechnics (circuit analysis and three-phase systems), basic knowledge of electric machines (transformer, synchronous and induction machines)

Fondamenti di Impianti elettrici

Il sistema di produzione, trasmissione e distribuzione dell’energia Struttura dei sistemi elettrici ed articolazione nei sistemi di generazione, trasmissione e distribuzione. Descrizione dei principali impianti di produzione di energia elettrica. Gestione del sistema di produzione dell’energia elettrica. Cenni sul mercato dell’energia elettrica in Italia. Componenti dell’impianto elettrico Linee elettriche (linee con conduttori nudi e linee in cavo, comportamento termico dei cavi, definizione della portata, comportamento dei cavi in condizioni di sovraccarico e in condizioni di guasto). Apparecchi di manovra e protezione (classificazione, processo di interruzione della corrente continua e alternata, interruttori, sezionatori, interruttori di manovra e interruttori di manovra-sezionatori, contattori, fusibili). Relè. Interruttori automatici. Analisi delle condizioni di guasto dei sistemi elettrici Guasti nei sistemi elettrici. Scelta e dimensionamento dei sistemi di protezione per linee in cavo Criteri di protezione contro le sovracorrenti di sovraccarico e di cortocircuito. Prescrizioni normative. Criteri di progetto dei sistemi di distribuzione in bassa tensione. Qualità del servizio elettrico Definizioni generali e definizione della qualità del servizio di fornitura dell’energia elettrica. Distorsione armonica. Buchi di tensione. Normativa italiana. Rifasamento Problematiche. Modalità di rifasamento. Regole tecniche sul prelievo di energia reattiva da parte dei clienti finali e penali tariffarie. Dimensionamento. Cabine elettriche Classificazioni. Schemi elettrici tipici. Dimensionamento dei componenti. Sicurezza elettrica Concetti generali di sicurezza e rischio. Regolamentazione del settore elettrico. Effetti della corrente elettrica sul corpo umano. Impianti di terra. Protezione contro i contatti diretti. Protezione contro i contatti indiretti nei sistemi TT, TN e IT. Sistemi di categoria zero. Ambienti non ordinari. Protezione contro i fulmini

Electrical Systems Fundamentals

Generation, transmission and distribution systems Structure of the electric energy systems: generation, transmission, distribution Power plant generation from conventional and non conventional sources. Energy mix and operation in relation to the load diagram and to economic competitive environment Components Electric lines (overhead lines and cables; thermal behaviour of cables, definition of ampacity, behaviour of cables in overload conditions and in faulty conditions) Protection equipment (classification, interruption process of a direct current and of an alternating current, main devices). Protection relays. Circuit breaker. , Fault analysis of electric systems Faults in electric systems . Design of Protection systems for cable lines Overcurrent and short circuit protection. Standards. Basic system design of low voltage distribution systems. Quality of supply General definitions. Harmonic distortion. Voltage sags. Italian standards. Power factor correction Problems. Modalities. Technical rules. Design of a power factor correction system. Secondary Substations Classification. Schemes. Component sizing. Electrical safety Safety and risk concepts. Legislation and standards. Effects of electricity on human body. Grounding. Protection against direct contacts. Protection against indirect contacts in TT, TN and IT systems. Extra-low voltage systems. Particular environments. Protection against lightning.

Fondamenti di Impianti elettrici

Electrical Systems Fundamentals

Fondamenti di Impianti elettrici

Oltre alle lezioni in aula, sono previste attività di laboratorio che riguardano: - comportamento termico e calcolo della portata dei cavi; - processo di interruzione in corrente continua e in corrente alternata; - rifasamento di un impianto elettrico di utente; - misura dell'impedenza dell'anello di guasto; - misura della resistenza dell’impianto di terra; - progetto di un sistema di distribuzione in bassa tensione.

Electrical Systems Fundamentals

In addition to lectures, the course programme includes some laboratory activities: - Thermal behaviour and ampacity of cables - Interruption of a direct current and of an alternating current - Power factor correction - Faulty-circuit loop impedance measurement - Ground resistance measurements - Design of a low voltage distribution system.

Fondamenti di Impianti elettrici

Electrical Systems Fundamentals

Fondamenti di Impianti elettrici

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Fondamenti di Impianti elettrici

L’esame in remoto consiste in una prova orale. La prova orale comprende esercizi numerici, domande sul programma svolto e può richiedere anche la discussione di materiale prodotto durante esercitazioni o laboratori. Non è possibile consultare testi e appunti durante la prova. La valutazione finale riguarda il livello delle conoscenze e competenze raggiunto sulle varie parti del programma.

Electrical Systems Fundamentals

Exam: Compulsory oral exam;

Electrical Systems Fundamentals

The online exam consists of an oral colloquium. The oral colloquium includes numerical exercises, questions on the course contents, and can include the discussion on material produced during the laboratory experiences. No text or notes can be read during the colloquium. The final score refers to the knowledge and ability level reached on the different topics of the course programme.

Fondamenti di Impianti elettrici

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;

Fondamenti di Impianti elettrici

L’esame consiste in una prova scritta e una prova orale. Entrambe le prove sono obbligatorie. La prova scritta, della durata di 2 ore, si svolge nella data dell’appello (necessaria la prenotazione telematica) e comprende 2 o 3 esercizi numerici, domande a risposta multipla e domande aperte che riguardano il programma svolto. Il punteggio massimo assegnato ad ogni domanda/esercizio è indicato nel testo. Il punteggio massimo totale per la prova scritta è di 30/30. Non è possibile consultare testi e appunti durante la prova. I risultati vengono comunicati attraverso il portale della didattica. La prova orale comprende domande sul programma svolto e può richiedere anche la discussione di materiale prodotto durante esercitazioni o laboratori. La valutazione finale riguarda il livello delle conoscenze e competenze raggiunto sulle varie parti del programma

Electrical Systems Fundamentals

Exam: Written test; Compulsory oral exam; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;

Electrical Systems Fundamentals

The exam consists of a written test and an oral colloquium. Both tests are mandatory. The written test (2-hour long) will be held the date of exam (registration is necessary) and consists of 2 or 3 numerical exercises, multiple answer questions and open questions on the course contents. The maximum score for each question/exercise is indicated in the text. The maximum score for the written test is 30/30. No text or notes can be read during the written text. Results will be available on the course web site. The oral colloquium includes some questions on the course contents, and could include the discussion on material produced during the laboratory experiences. The final score refers to the knowledge and ability level reached on the different topics of the course programme.

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