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Anno Accademico 2009/10
01JWDFJ
Elettrotecnica/Macchine elettriche
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Canova Aldo ORARIO RICEVIMENTO O2 ING-IND/31 36 14 6 0 10
Ferraris Luca ORARIO RICEVIMENTO AC ING-IND/32 40 22 0 0 2
Ragusa Carlo Stefano ORARIO RICEVIMENTO AC ING-IND/31 38 14 6 0 7
Tenconi Alberto ORARIO RICEVIMENTO PO ING-IND/32 40 16 0 0 9
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/31
ING-IND/32
5
5
T - Attivita formative caratterizzanti transitate in discipline affini o integrative
T - Attivita formative caratterizzanti transitate in discipline affini o integrative
Ingegneria elettrica
Ingegneria elettrica
Obiettivi dell'insegnamento
L'insegnamento si propone di guidare lo studente attraverso due percorsi culturalmente legati e logicamente consequenziali:
la parte di Elettrotecnica si propone di introdurre i principali concetti dell'analisi circuitale dei fenomeni elettrici e magnetici, con particolare attenzione agli aspetti della corrente continua e della bassa frequenza. Nella prima parte saranno fornite le basi metodologiche per comprendere i principi di funzionamento ed i principali concetti operativi delle apparecchiature elettromeccaniche ed in generale per un utilizzo razionale, corretto e sicuro delle apparecchiature elettriche.
La parte di Macchine Elettriche ha lo scopo di fornire agli studenti gli strumenti per valutare le prestazioni delle principali macchine elettriche, in vista della loro applicazione nei processi industriali. In particolare, si intende mettere in condizione lo studente di comprendere i principi di funzionamento e di poter trattare, dal punto di vista dell'utilizzatore, le macchine elettriche.
Competenze attese
PLo studente deve acquisire i principali concetti operativi del metodo di analisi circuitale declinato nelle sue diverse forme partendo dai circuiti lineari in corrente continua per analizzare poi i circuiti nel tempo e il regime sinusoidale. Questi strumenti operativi sono infatti necessari nella seconda parte dell'insegnamento laddove verranno utilizzati per l'analisi dei modelli circuitali delle principali tipologie di macchine elettriche industriali quali macchina a corrente continua, trasformatore, macchina ad induzione. Al termine dell'insegnamento l studente sara' quindi in grado di affrontare semplici esercizi di dimensionamento di circuiti e di azionamenti elettrici.
Prerequisiti
L'insegnamento considera come acquisiti i concetti di equazioni differenziali ordinarie, numeri complessi e dell'elettromagnetismo di base.
Programma
Elettrotecnica
1. Analisi circuitale dei fenomeni elettromagnetici: circuiti elettrici come modello di fenomeni fisici, il concetto di bipolo, le grandezze elettriche: tensione, corrente e potenza, unitą e strumenti di misura, cenni alla topologia dei circuiti, leggi di Kirchhoff, ipotesi fondamentali del modello circuitale.
2. Circuiti adinamici: equazioni costitutive di resistore ideale, generatori di tensione e di corrente ideali, corto circuito e circuito aperto, collegamento in serie ed in parallelo di bipoli, caso particolare di serie e parallelo di resistori; partitore di tensione e di corrente, trasformazioni stella­triangolo e vv., componenti non ideali. Potenza ed energia nei circuiti.
3. Metodi per la soluzione di circuiti adinamici generici: metodo algebrico per la soluzione di circuiti adinamici. Teoremi di rete (teorema di sovrapposizione, circ. equivalente di Thevenin e Norton, Millmann, teorema di Tellegen)
4. Componenti e circuiti dinamici elementari: componenti dinamici: condensatore, induttore, induttori accoppiati e trasformatore ideale. Variabili di stato. Circuiti transitori RC e RL del primo ordine. Concetto di transitorio e regime nelle reti lineari
5. Circuiti in regime sinusoidale: metodo simbolico e fasori, leggi di Kirchhoff ed equazioni costitutive nel dominio della frequenza, impedenza e ammettenza dei bipoli. Potenza in regime sinusoidale, potenza attiva, reattiva e complessa. Teorema di Boucherot per le potenze, rifasamento.
6. Sistema trifase: sistema trifase, definizioni, generatori e carichi trifase, collegamenti a stella e triangolo, metodi di soluzione di circuiti trifase simmetrici ed equilibrati. Potenza nei circuiti trifase e sua misura.
7. Cenni di sicurezza elettrica: sovracorrenti negli impianti, sovraccarico, corto circuito, interruttore magnetico e termico, sicurezza elettrica delle persone, effetti della corrente elettrica sulle persone, interruttore differenziale.

Macchine Elettriche
8. Introduzione alla conversione elettromeccanica dell'energia. Materiali magnetici: classificazione, fenomeno della non linearitą e dell'isteresi magnetica. Richiami di elettromagnetismo: campo magnetico stazionario o lentamente variabile, circuiti magnetici, concetto di riluttanza, di induttanza, e di mutua induttanza, energia nei circuiti magnetici, Forze elettromotrici trasformatoriche e mozionali, perdite nel ferro. Classificazione delle macchine elettriche. Targa delle macchine elettriche e influenza delle dimensioni sulle prestazioni nominali. Riscaldamento delle macchine elettriche.
9. Macchina elettrica a corrente continua: aspetti costruttivi, principio di funzionamento, equazioni della macchina, eccitazione indipendente, serie e derivata, rendimento, caratteristiche meccaniche, rendimento, regolazione di velocitą e problemi di avviamento, cenni sulla commutazione e sulla reazione di indotto.
10. Trasformatore: aspetti costruttivi, trasformatore monofase ideale, principio di funzionamento e circuito equivalente del trasformatore reale, prova a vuoto ed in corto circuito, determinazione dei parametri di macchina, rendimento, caduta di tensione industriale, parallelo di trasformatori, autotrasformatore, trasformatore trifase, gruppo orario.
11. Motore ad induzione: aspetti costruttivi, principio del campo magnetico rotante di Galileo Ferraris, circuito equivalente, prove a vuoto ed in corto circuito, caratteristica meccanica, rotore avvolto e rotore a gabbia, regolazione di velocitą, motore asincrono monofase.
12. Macchine sincrone: aspetti costruttivi, cenni sull'alternatore connesso su rete di potenza prevalente, reattanza sincrona. Tipologie di motori sincroni.
Laboratori e/o esercitazioni
Sono previste esercitazioni guidate in aula su tutti i principali argomenti del corso, segnatamente: circuiti in corrente continua, soluzione di transitori del primo ordine, circuiti in regime sinusoidale, reti trifase, circuiti magnetici, trasformatore, macchina asincrona e macchina a corrente continua.
Bibliografia
Si elencano nel seguito alcuni dei testi consigliati dai vari docenti dell'insegnamento. Per il dettaglio dei testi consigliati si faccia specifico riferimento al proprio docente e/o a quanto pubblicato sul Portale della didattica nell'apposita pagina dedicata all'insegnamento.

C.A. Desoer, E.S. Kuh, Fondamenti di teoria dei circuiti, Franco Angeli editore, MIlano
M. Repetto, Appunti del corso di Elettrotecnica, Politeko Edizioni, Torino
A. Canova, G. Gruosso, M. Repetto, Elettrotecnica esercizi ed esempi, Politeko Edizioni. Torino
materiale disponibile in rete:
slide corso M. Repetto (http://www2.polito.it/ricerca/cadema/repetto/index.html)
Appunti delle lezioni di 'Macchine Elettriche' (forniti dal docente)
L. Olivieri, E. Ravelli, Elettrotecnica per Elettrotecnica e Automazione, CEDAM Editrice, Padova
C. Carminati, Materiali e Macchine Elettriche, Esculapio Editrice, Bologna
M. Pezzi, Macchine Elettriche, Zanichelli Editore, Bologna
Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
L. Ferraris, Macchine Elettriche, Clut
A. Fitzgerald, C. Kingsley, A. Kusko, Macchine Elettriche, Franco Angeli Editore
Verifica la disponibilita in biblioteca
Controlli dell'apprendimento / Modalitą d'esame
Esame scritto ed orale obbligatorio. Accedono alla prova orale solo i candidati che hanno superato la prova scritta
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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