Il corso presenta le principali caratteristiche delle macchine elettriche più comunemente adottate per la conversione dell'energia elettrica: trasformatore, macchina in C.C., macchine in C.A. a campo rotante. Queste macchine vengono analizzate attraverso la predisposizione di circuiti equivalenti. Vengono dedotte le loro principali caratteristiche, sia come motori che come generatori. Vengono infine descritti i principali impieghi.

L'obiettivo del corso è quello di fornire una conoscenza di base delle diverse strutture, e i principali metodi di studio delle macchine elettriche. Gli studenti vengono posti in grado di valutare i problemi connessi con l'impiego di trasformatori, motori e generatori elettrici e di stimare le condizioni limite per la loro alimentazione e per il loro sfruttamento.

Le precedenze raccomandate includono le nozioni base di meccanica, teoria dei circuiti elettrici e dei campi elettromagnetici.

Trasformatore (28 h)
' Principio di funzionamento e aspetti costruttivi
' Teoria semplificata del trasformatore monofase. Circuito equivalente. Dati di targa.
' Diagrammi vettoriali. Caduta di tensione. Diagramma di Kapp.
' Parametri induttivi e calcolo delle reattanze di dispersione.
' Trasformatori con più avvolgimenti secondari
' Teoria semplificata del trasformatore trifase. Collegamento degli avvolgimenti. Gruppi.
' Circuiti equivalenti per carico equilibrato e squilibrato. Reattanza omopolare.
' Perdite e rendimento
' Potenza di dimensionamento. Considerazioni di scala. Collegamento ad auto-trasformatore.
' Funzionamento in parallelo
' Misure sui trasformatori
' Condizioni particolari di funzionamento. Correnti di inserzione. Sforzi di corto circuito. Sovratensioni.
Macchina in corrente continua (12h)
' Principio di funzionamento e aspetti costruttivi
' Macchina a eccitazione separata. Macchina a eccitazione serie. Motore a magneti permanenti.
' Caratteristiche elettromeccaniche e regolazioni. Quadranti di funzionamento.
' Comportamento dinamico del motore in corrente continua.
' Reazione d'indotto. Saturazione magnetica e impatto sul comportamento della macchina.
' Perdite e rendimento.
' Commutazione.
' Applicazioni come motore e dati di targa.
Campo rotante (8h)
' Avvolgimenti in corrente alternata. Distribuzione di f.m.m. al traferro. Armoniche spaziali.
' Campo magnetico e fattore di Carter.
' Rappresentazione vettoriale del campo rotante.
' Flussi concatenati e f.e.m. indotte.
Macchina asincrona (20h)
' Principio di funzionamento e aspetti costruttivi.
' Circuito equivalente e diagramma vettoriale.
' Bilancio energetico. Il concetto di potenza trasmessa. Macchine a semplice o doppia alimentazione.
' Caratteristiche elettromeccaniche coppia, corrente. Influenza delle variazioni parametriche.
' Armoniche di campo e loro effetto: coppie sincrone e asincrone.
' Diagramma circolare.
' Operazioni tipiche: avviamento, frenatura; regolazione della frequenza di alimentazione. Regolazioni rotoriche (Motore a induzione con doppia alimentazione/Generatore a induzione con doppia alimentazione)
' Misure, rendimento e dati di targa .
' Motori di potenza frazionaria. Motori monofase. Motori a polo schermato.
Macchina sincrona (16h)
' Principio di funzionamento e aspetti costruttivi.
' Struttura isotropa ed anisotropa. Teoria degli assi d,q.
' Circuiti equivalenti di Behn-Eschenburg e Potier. Equazioni elettriche e reattanza sincrona.
' Diagrammi vettoriali. Effetti della saturazione magnetica.
' Bilancio energetico e coppia.
' Funzionamento come generatore in parallelo alla rete. Regolazione della potenza attiva e reattiva. Stabilità statica e dinamica. Diagramma circolare e dati di targa.
' Generatore autonomo. Esempi applicativi
' Motori a magneti permanenti e a riluttanza. Metodi di comando
' Prove e misure

Le esercitazioni pratiche vengono svolte presso il Laboratorio Informatico del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e riguardano calcoli di funzionamento e sviluppo di misurazioni sulle macchine trattate nel corso delle lezioni (20 h).
Sono inoltre previste 4 visite al laboratorio di Macchine Elettriche del Dipartimento di Ingegneria Elettrica per la sperimentazione pratica dei principali fenomeni presentati nel corso delle lezioni (8 h).

Il materiale didattico è accessibile sul portale della didattica. Saranno inoltre consigliati eventuali libri e pubblicazioni per approfondimenti su argomenti specifici.

L'esame consiste in una prova orale che prevede 4 domande, una per ciascuna delle macchine studiate. Lo studente deve rispondere correttamente a tutte le 4 domande per superare l'esame.