Il corso intende fornire allo studente i fondamenti del calcolo dei circuiti elettrici e gli aspetti essenziali delle applicazioni elettriche in ambito industriale, con particolare riguardo ai problemi della 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.

Capacità di risolvere semplici circuiti in regime stazionario e sinusoidale. Capacità di risolvere semplici circuiti trifase simmetrici ed equilibrati. Conoscenza dei concetti base di: collegamento dei circuiti, regime sinusoidale, rifasamento, perdite e cadute di tensione nelle linee. Conoscenza dei concetti base sul sistema elettrico e le fonti energetiche. Capacità di progettare un semplice impianto elettrico di distribuzione. Conoscenza dei fondamenti normativi su impianti elettrici e sicurezza elettrica. Conoscenza degli aspetti economici e tariffari dell’energia elettrica.

Nozioni base di algebra, geometria e analisi matematica. Aritmetica dei numeri complessi. 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
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.
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.
Sistemi trifase
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. Caduta di tensione su linee trifase e monofase. Rifasamento nei sistemi trifase.
Generalità sulle macchine elettriche e nozioni sul trasformatore
Richiami sui campi magnetici. Trasformatore e sue applicazioni. Cenni sulle macchine rotanti.
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. Cenni sulle linee elettriche e 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. Relè magnetico, termico e differenziale. Condutture elettriche. Coordinamento tra protezioni e condutture.
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.

Progettazione elettrica e valutazioni economiche
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. Tariffazione dell’energia elettrica. Mercato elettrico.

Esercitazioni e laboratori
Esercizi di calcolo e applicazione degli argomenti trattati nelle lezioni. Visite guidate a laboratorio e cabina elettrica (facoltative).

Utilizzati nel corso:
 F. Piglione, G. Chicco, Sistemi Elettrici Industriali – Parte I – Teoria ed esercizi, Politeko, Torino
 F. Piglione, G. Chicco, Sistemi Elettrici Industriali – Parte II – Teoria ed esercizi, Politeko, Torino
 Materiale didattico scaricabile dalla pagina web del corso
Di approfondimento:
 G. Conte, Impianti elettrici, Hoepli, Milano
 V. Cataliotti, Impianti elettrici, Vol. III, Flaccovio, Palermo
 Siti web www.elektro.it e www.elektro.it/elektro_sicurel_html/elektro_sicurel_0.html

Come studiare
Il lavoro di comprensione è basilare in questo corso 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. Al limite, poiché il testo consigliato consente anche l’autoapprendimento, un’ora di studio personale a casa può essere più proficua di un’ora trascorsa distrattamente in aula.
 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.

Esame
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 dell’esame. In casi dubbi (sospetta copiatura o uso di materiale non autorizzato) la Commissione può imporre una successiva prova orale. In alternativa alla registrazione diretta, chi ha ottenuto almeno 24/30 nella prova scritta può accedere a una prova orale integrativa per aumentare (o diminuire) il punteggio ottenuto di un massimo di tre punti. La prova orale verte sullo stesso programma di quella scritta.
La prova scritta, della durata di due ore, si svolge nella data dell’appello (necessaria la prenotazione telematica). 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 sito web del corso. 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. Durante la prova non è consentito uscire dall’aula.