La richiesta di una sempre maggiore sostenibilità dei processi produttivi ed industriali richiede, all’ingegnere gestionale, la padronanza dei concetti base relativi all’elettrificazione e ai problemi/sfide ad essa correlati. Per approfondire tali aspetti, l’insegnamento “Sistemi elettrici industriali” (attività formativa affine o integrativa – A11) offre agli studenti una visione completa dei sistemi elettrici, partendo dai fondamenti del calcolo dei circuiti elettrici e dagli aspetti essenziali delle applicazioni elettriche in ambito industriale, fino a trattare, con particolare riguardo, i problemi relativi alla progettazione e gestione dei sistemi elettrici. Il programma prevede perciò una prima parte dedicata all’analisi dei circuiti elettrici in regime stazionario e sinusoidale e allo studio dei sistemi trifase. La seconda parte, dopo una sezione dedicata al trasformatore, tratta i principi della produzione e trasmissione dell’energia elettrica e considera poi gli impianti elettrici in bassa tensione, soffermandosi sugli aspetti progettuali, normativi ed economici.

1) Capacità di risolvere semplici circuiti in regime stazionario e sinusoidale. 2) Capacità di risolvere semplici circuiti trifase simmetrici ed equilibrati. 3) Conoscenza dei concetti base di: collegamento dei circuiti, regime sinusoidale, rifasamento, perdite e cadute di tensione nelle linee. 4) Conoscenza dei concetti base sul sistema elettrico e le fonti energetiche tradizionali e rinnovabili. 5) Capacità di progettare un semplice impianto elettrico di distribuzione. 6) Conoscenza dei concetti base di sicurezza elettrica. 7) Conoscenza degli aspetti economici e tariffari dell’energia elettrica.

1) Nozioni base di algebra, geometria e analisi matematica. 2) Numeri complessi (forma polare e cartesiana). 3) Nozioni base di elettromagnetismo.

Circuiti elettrici in regime stazionario. Circuiti elettrici in regime periodico sinusoidale. Sistemi trifase. Nozioni sul trasformatore. Impianti elettrici: produzione e trasmissione dell’energia elettrica, fonti energetiche, componenti elettrici e protezione contro le sovracorrenti, sicurezza elettrica, progettazione elettrica e valutazioni economiche. Programma dettagliato PARTE I a) Circuiti elettrici in regime stazionario Circuito elettrico elementare. Regime stazionario. Definizione delle grandezze fondamentali. Concetto di bipolo. Convenzioni di segno. Principi di Kirchhoff. Connessioni di bipoli: serie, parallelo, stella, triangolo. Partitore di tensione e di corrente. Scrittura delle equazioni di Kirchhoff di una rete. Principio di sovrapposizione degli effetti. Teoremi di Thévenin e Norton. Teorema di Millman. Trasformazione stella-triangolo. Potenze in regime stazionario. b) Circuiti elettrici in regime periodico sinusoidale Generalità sul regime variabile. Regime periodico sinusoidale. Energie nei campi elettrico e magnetico. Bipoli conservativi: induttore e condensatore ideale. Valori caratteristici delle funzioni periodiche. Corrispondenza tra sinusoidi e fasori. Metodo simbolico. Soluzione di una rete con il metodo simbolico. Impedenza e ammettenza. Impedenza equivalente. Potenze in regime sinusoidale. Triangolo delle potenze e potenza complessa. Teorema di Boucherot. Rifasamento. c) Sistemi trifase Tensioni stellate e concatenate. Correnti di linea e di lato. Carichi equilibrati. Sistemi simmetrici. Circuito monofase equivalente. Carichi squilibrati. Sistemi dissimmetrici. Potenze nei sistemi trifase. Relazioni generali per sistemi a tre e a quattro fili. Misura della potenza. Inserzione Aron. Rifasamento nei sistemi trifase. PARTE II a) Generalità sulle macchine elettriche e nozioni sul trasformatore Richiami sui campi magnetici. Trasformatore e sue applicazioni. Cenni sulle macchine rotanti. b) Produzione e trasmissione dell’energia elettrica Generalità sul sistema di produzione e trasmissione dell'energia elettrica. Fonti convenzionali e rinnovabili. Sistemi di accumulo. Generazione distribuita. Struttura delle reti di distribuzione. Smart grid. c) Componenti del sistema elettrico Linee elettriche (rendimento linea, caduta di tensione linee trifase e monofase) Sistemi di protezione contro le sovracorrenti: Fenomeno dell'arco elettrico. Apparecchiatura di manovra e protezione. Relè: tipi e impieghi. Relè magnetico, termico e differenziale. Condutture elettriche. d) Progettazione di sistemi di distribuzione in Bassa Tensione (BT) Coordinamento tra protezioni e condutture. Cenni sulla progettazione dei sistemi di distribuzione dell'energia elettrica negli stabilimenti industriali. Valutazione del fabbisogno elettrico. Cabine di trasformazione e quadri elettrici. Impianti di rifasamento industriale. e) 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. f) Tariffazione dell’energia elettrica. Mercato elettrico.

Come studiare Il lavoro di comprensione è basilare in questo insegnamento mentre quello di memorizzazione è abbastanza limitato, soprattutto nella prima parte (teoria dei circuiti). L’esperienza insegna che sono necessari: - Lo studio personale tra una lezione e l’altra, o al massimo entro due lezioni. Chi trascura questa pratica riduce drasticamente la possibilità di superare l’esame in tempi brevi. - La partecipazione attiva alle lezioni e alle esercitazioni. Le domande sono sempre benvenute. - I docenti sono sempre disponibili alla consulenza. I servizi di consulenza in ufficio e online (via email) sono un valido aiuto alla preparazione dell’esame.

Lezioni in aula (60 h) Esercizi di calcolo e applicazione degli argomenti trattati nelle lezioni (12 h) Esperienze di laboratorio (8h).

1) F. Piglione, G. Chicco, Sistemi Elettrici Industriali – Parte I – Teoria ed esercizi, Politeko, Torino 2) F. Piglione, G. Chicco, Sistemi Elettrici Industriali – Parte II – Teoria ed esercizi, Politeko, Torino 3) Materiale scaricabile dal portale della didattica Per approfondimenti: 1) G. Conte, Manuale di impianti elettrici, Hoepli, Milano, 2020. 2) F.M. Gatta, Impianti elettrici (Vol. I), Società Editrice Esculapio, 2020.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;

Exam: Written test; Optional oral exam;

... L'esame finale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze e delle capacità obiettivo dell'insegnamento (descritte nel campo Risultati di apprendimento attesi) tramite una prova scritta in aula che comprende esercizi e domande di teoria (a risposta aperta o chiusa) e verte su tutto il programma dell'insegnamento. Il tempo a disposizione è due ore. E' necessario presentarsi allo scritto muniti di un documento di riconoscimento. Durante la prova non è ammessa la consultazione di libri o appunti, salvo il formulario scaricabile dal portale della didattica. Chi contravviene a questa norma oppure è sorpreso a copiare è automaticamente respinto. Non è ammesso l’uso di smartphone, notebook o similari, mentre è necessaria una calcolatrice non programmabile. Durante la prova non è consentito uscire dall’aula. L’esito della prova scritta può essere registrato come voto finale dell’esame. In alternativa alla registrazione diretta, chi ha ottenuto almeno 26/30 nella prova scritta può accedere a una prova orale integrativa. La prova orale verte sullo stesso programma di quella scritta e può includere esercizi e domande di teoria.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.

Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L'esame finale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze e delle capacità obiettivo dell'insegnamento (descritte nel campo Risultati di apprendimento attesi) tramite una prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus). La prova comprende esercizi e domande di teoria e verte su tutto il programma dell’insegnamento. Il tempo a disposizione è due ore. L’esito della prova è registrato come voto finale dell’esame. Non è previsto un orale integrativo. Durante la prova non è ammessa la consultazione di libri o appunti, salvo il formulario scaricabile dal portale della didattica. Chi contravviene a questa norma oppure è sorpreso a comunicare con altre persone è automaticamente respinto. Non è ammesso l’uso di smartphone, notebook o similari, mentre è necessaria una calcolatrice non programmabile. L’accesso alla prova scritta richiede un documento di riconoscimento.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L'esame finale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze e delle capacità obiettivo dell'insegnamento (descritte nel campo Risultati di apprendimento attesi) tramite una prova scritta. Modalità prova scritta in presenza. Prova scritta in aula. La prova comprende esercizi e domande di teoria (a risposta aperta o chiusa) e verte su tutto il programma dell'insegnamento. Il tempo a disposizione è due ore. E' necessario presentarsi allo scritto muniti di un documento di riconoscimento. Durante la prova non è ammessa la consultazione di libri o appunti, salvo il formulario scaricabile dal portale della didattica. Chi contravviene a questa norma oppure è sorpreso a copiare è automaticamente respinto. Non è ammesso l’uso di smartphone, notebook o similari, mentre è necessaria una calcolatrice non programmabile. Durante la prova non è consentito uscire dall’aula. L’esito della prova scritta può essere registrato come voto finale dell’esame. In alternativa alla registrazione diretta, chi ha ottenuto almeno 26/30 nella prova scritta può accedere a una prova orale integrativa. La prova orale verte sullo stesso programma di quella scritta e può includere esercizi e domande di teoria. Modalità prova scritta in remoto. Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus). La prova comprende esercizi e domande di teoria e verte su tutto il programma dell’insegnamento. Il tempo a disposizione è due ore. L’esito della prova è registrato come voto finale dell’esame. Non è previsto un orale integrativo. Durante la prova non è ammessa la consultazione di libri o appunti, salvo il formulario scaricabile dal portale della didattica. Chi contravviene a questa norma oppure è sorpreso a comunicare con altre persone è automaticamente respinto. Non è ammesso l’uso di smartphone, notebook o similari, mentre è necessaria una calcolatrice non programmabile. L’accesso alla prova scritta richiede un documento di riconoscimento.