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Anno Accademico 2010/11
17AULMK
Elettrotecnica/Macchine elettriche
Corso di Laurea in Ingegneria Energetica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/31
ING-IND/32
5
5
C - Affini o integrative
C - Affini o integrative
Attività formative affini o integrative
Attività formative affini o integrative
Presentazione
Elettrotecnica
Il corso 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.
Macchine Elettriche
Il corso 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.
Risultati di apprendimento attesi
Padroneggiare i principali concetti dell’analisi circuitale, capacità di eseguire valutazioni quantitative su semplici circuiti di elettrotecnica industriale, comprendere i criteri di utilizzo e i principali campi di applicazione delle macchine elettriche nonché saper affrontare semplici esercizi numerici sulle principali tipologie di macchine elettriche.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Il corso considera come acquisiti i concetti di equazioni differenziali ordinarie, numeri complessi ed i concetti di base di elettromagnetismo.
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, unità 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 stella-¬triangolo 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. Transitori nei circuiti 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. Circuiti 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 linearità 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. 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.
10. 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 velocità, motore asincrono monofase.
11. Macchina elettrica a corrente continua: aspetti costruttivi, principio di funzionamento, equazioni della macchina, eccitazione indipendente, serie e derivata, rendimento, caratteristiche meccaniche, rendimento, regolazione di velocità e problemi di avviamento, cenni sulla commutazione e sulla reazione di indotto.
Organizzazione dell'insegnamento
Sono previste esercitazioni guidate in aula su tutti i principali argomenti del corso, con particolare riferimento a: 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.

Sono previste esercitazioni sperimentali in laboratorio.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
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.

- M. Repetto, S. Leva, Elettrotecnica. Elementi di teoria ed esercizi, (2014), Città Studi Edizioni, Torino
- C.A. Desoer, E.S. Kuh, Fondamenti di teoria dei circuiti, Franco Angeli editore, Milano
- G. Fabricatore, Elettrotecnica e applicazioni, Liguori, Napoli.
- A. Canova, G. Gruosso, M. Repetto, Elettrotecnica: esercizi svolti, Progetto Leonardo, Esculapio, Bologna

- 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
- R. Bojoi, L. Ferraris, "Esercizi di Macchine Elettriche", (2013) CLUT, Torino

Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
- L. Ferraris, Macchine Elettriche, Clut
- A. Fitzgerald, C. Kingsley, A. Kusko, Macchine Elettriche, Franco Angeli Editore
Criteri, regole e procedure per l'esame
L’esame si articola in 2 prove, in giornate diverse: la prova scritta, costituita da 4 problemi numerici, 2 relativi all’Elettrotecnica e 2 relativi alle Macchine Elettriche, ed una prova orale obbligatoria per gli studenti che abbiano superato la prova scritta con un punteggio minimo di 16/30 equamente distribuito fra le due parti; la prova orale verterà sulla discussione di quanto svolto nella prova scritta e nell’approfondimento di aspetti teorici della materia.
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2017/18
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