Il corso intende fornire allo studente i fondamenti della teoria dei circuiti elettrici e gli aspetti essenziali delle applicazioni elettriche in ambito industriale, con particolare riguardo alla progettazione e gestione dei sistemi elettrici. La prima parte del programma è dedicata all’analisi dei circuiti elettrici in regime stazionario e sinusoidale e allo studio dei sistemi trifase. La seconda parte, dopo alcuni cenni alle macchine elettriche e in particolare al trasformatore, tratta la produzione dell’energia elettrica e le fonti energetiche. Considera poi gli impianti elettrici in bassa tensione, soffermandosi sugli aspetti progettuali, normativi ed economici.

Soluzione di semplici circuiti in regime stazionario e sinusoidale. Soluzione di semplici circuiti trifase. Concetti di base su: topologia dei circuiti, regime sinusoidale, rifasamento, perdite e caduta di tensione in linea. Progetto di un semplice impianto elettrico di distribuzione in bassa tensione. Conoscenza dei fondamenti normativi su impianti elettrici e sicurezza elettrica. Conoscenza degli aspetti economici e tariffari dell’energia elettrica.

Conoscenze di base di algebra, geometria e analisi matematica. Algebra dei numeri complessi. Conoscenze di base di elettromagnetismo.

PROGRAMMA DI MASSIMA
Circuiti elettrici in regime stazionario
Circuiti elettrici in regime periodico sinusoidale
Sistemi trifase
Trasformatore
Produzione dell’energia elettrica e fonti energetiche
Componenti elettrici e protezione contro le sovracorrenti
Criteri di progettazione
Sicurezza elettrica
Aspetti economici e tariffari

PROGRAMMA DETTAGLIATO
Definizione delle grandezze fondamentali. Regime stazionario. Concetto di bipolo. Convenzioni di segno. Reti di bipoli. Principi di Kirchhoff. Metodi di soluzione delle reti. Potenze in regime stazionario.
Generalità sul regime variabile. Energie nei campi elettrico e magnetico. Bipoli conservativi: induttore e condensatore ideale. Regime sinusoidale. Fasori e metodo simbolico. Impedenza e ammettenza. Potenze in regime sinusoidale. Triangolo delle potenze e potenza complessa. Teorema di Boucherot. Rifasamento.
Sistemi trifase. Definizione di terna di fasori. Connessione a stella e a triangolo di generatori e carichi. Tensioni stellate e concatenate. Correnti di linea e di lato. Sistemi simmetrici ed equilibrati. Sistemi squilibrati con neutro. Potenze nei sistemi trifase. Inserzione Aron. Caduta di tensione su linee trifase. Rifasamento.
Brevi nozioni di macchine elettriche e richiami sui campi magnetici. Trasformatore e sue applicazioni. Cenni sulle macchine rotanti.
Generalità sul sistema di produzione e trasmissione dell'energia elettrica. Fonti energetiche convenzionali e rinnovabili. Struttura delle reti di distribuzione. Cenni sullo stato del neutro.
Componenti elettrici e protezione contro le sovracorrenti. Normativa. Interruzione dell'arco elettrico. Interruttori di potenza e di manovra. Relè: tipi e impieghi. Condutture elettriche. Sovracorrenti di sovraccarico e cortocircuito. Protezione contro le sovracorrenti. Valutazione del fabbisogno elettrico e criteri di progettazione.
Sicurezza elettrica. Generalità. Principali definizioni. Sistemi di distribuzione TT, TN e IT. Impianti di terra. Protezione contro i contatti diretti. Protezione contro i contatti indiretti.
Cenni su cabine di trasformazione e quadri elettrici. Rifasamento industriale. Tariffazione dell’energia elettrica. Libero mercato elettrico.

Esercizi di calcolo e applicazione degli argomenti trattati nelle lezioni. Esperienze di laboratorio (facoltative).

F. Piglione, G. Chicco, Sistemi Elettrici Industriali (I e II parte), Politeko, Torino
Materiale scaricabile dal sito web del corso sul Portale della Didattica
Altri testi consultabili:
G. Conte, Impianti elettrici, Hoepli, Milano
V. Cataliotti, Impianti elettrici, Vol. III, Flaccovio, Palermo.

L'esame consiste in una prova scritta, comprendente esercizi e domande di teoria, che verte su tutto il programma del corso. L’esito della prova può essere registrato come voto finale d’esame. Coloro che ottengono almeno 26/30 nella prova scritta possono accedere a una prova orale integrativa.