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Anno Accademico 2015/16
11BNMLX
Macchine elettriche
Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Tenconi Alberto ORARIO RICEVIMENTO PO ING-IND/32 72 22 6 0 20
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/32 10 B - Caratterizzanti Ingegneria elettrica
Presentazione
L'insegnamento 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.
Risultati di apprendimento attesi
L’obiettivo dell'insegnamento è fornire una conoscenza di base delle diverse strutture, e i principali metodi di studio delle macchine elettriche. Gli studenti sono 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.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Le precedenze raccomandate includono le nozioni base di meccanica, teoria dei circuiti elettrici e dei campi elettromagnetici.
Programma
Richiami e aspetti generali
• Leggi fondamentali dell’elettromagnetismo.
• Materiali per le macchine elettriche.
• Aspetti termici.
Trasformatore
• Principio di funzionamento e aspetti costruttivi
• Teoria semplificata del trasformatore monofase. Circuito equivalente. Dati di targa.
• Diagrammi vettoriali. Caduta di tensione.
• 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 d’inserzione. Sforzi di corto circuito. Sovratensioni.
Macchina in corrente continua
• 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 magnetico rotante
• Avvolgimenti in corrente alternata. Distribuzione di forza magnetomotrice al traferro. Armoniche spaziali.
• Campo magnetico e fattore di Carter.
• Rappresentazione vettoriale del campo rotante.
• Flussi concatenati e forze elettromotrici indotte.
Macchina asincrona
• 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.
• 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
• Principio di funzionamento e aspetti costruttivi.
• Struttura isotropa e 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
Organizzazione dell'insegnamento
L’insegnamento si articola in lezioni, esercitazioni in aula ed esercitazioni presso il laboratorio informatico del Dipartimento Energia; le esercitazioni riguardano calcoli di funzionamento e sviluppo di misurazioni sulle macchine elettriche trattate.
Sono inoltre previste quattro esercitazioni presso il laboratorio di Macchine Elettriche del Dipartimento Energia per la sperimentazione pratica dei principali fenomeni presentati nel corso delle lezioni.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Il materiale didattico impiegato durante le lezioni ed esercitazioni sarà reso disponibile agli studenti sul portale della didattica.
Per approfondimenti:
• Macchine Elettriche, A.E. Fitzgerald, C. jr. Kingsley, A. Kusko, Franco Angeli 2013.
• Macchine Elettriche, L. Ferraris, CLUT 2004.
• Esercizi di Macchine Elettriche, R. Bojoi, L. Ferraris, CLUT 2012.
• Materiali e Macchine Elettriche, E. Carminati, Esculapio 1994.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L'esame consiste di due prove
• la prima prova è scritta e consiste nella risoluzione di due o tre esercizi (tempo a disposizione 2 ore); è ammesso l’uso di calcolatrice e formulario; non sono ammessi testi o appunti.
• la seconda prova è orale e consiste in due o tre domande sull'intero programma svolto.
Accedono alla prova orale candidati che hanno superato la prova scritta.
La prova scritta mira a valutare la capacità del candidato nello sviluppare autonomamente calcoli, di complessità confrontabile a quanto svolto nelle esercitazioni in aula, sul funzionamento delle macchine elettriche trattate.
La prova orale mira a valutare le conoscenze acquisite dal candidato sulla struttura, il principio di funzionamento e i principali metodi di studio delle macchine elettriche.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2015/16
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