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.