CODICE 60337 ANNO ACCADEMICO 2017/2018 CFU 9 cfu anno 2 INGEGNERIA MECCANICA 8720 (L-9) - SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/31 LINGUA Italiano SEDE PERIODO 1° Semestre MATERIALE DIDATTICO AULAWEB PRESENTAZIONE Il corso fornisce gli elementi essenziali per la comprensione dell'analisi e dello sfruttamento dei fenomeni elettromagnetici. Nella prima parte del corso sono presentati gli strumenti di analisi di tipo stazionario e quasi stazionario mediante l'approccio circuitale. Nella seconda parte del corso vengono presentati i pricipali aspetti applicativi dello sfruttamento ingegneristico di potenza dei fenomeni elettromagnetici: macchine elettriche, elettronica di potenza, sistemi elettrici. OBIETTIVI E CONTENUTI OBIETTIVI FORMATIVI Il corso si propone di fornire le conoscenze e gli strumenti indispensabili per lo studio e l’analisi dei circuiti elettrici in corrente continua ed in corrente alternata monofase e trifase; le macchine elettriche, i sistemi elettronici di potenza, gli azionamenti elettrici ed i sistemi elettrici per l’energia. MODALITA' DIDATTICHE Il corso si sviluppa principalmente attraverso didattica frontale con ausili informatici audiovisivi. Sono inoltre previste sessioni di esercizi svolti in aula. Gli studenti che frequentano il corso debbono registrarsi al sito di didattica on-line dell’Ateneo denominato AulaWeb, iscrivendosi al corso. In tal modo avranno accesso al materiale didattico del corso, riceveranno via e-mail le comunicazioni del docente e avranno accesso ai risultati delle prove scritte. Per lo svolgimento degli esercizi in aula, sono previste 2 ore settimanale, in preparazione delle prove pratiche, a partire, indicativamente, dalla seconda settimana di ottobre. PROGRAMMA/CONTENUTO Prima parte Circuiti Considerazioni introduttive: Introduzione - Trasmissione di potenza - Generatori, Utilizzatori, Linee. (1h) Fenomeni elettromagnetici: Approccio generale alla soluzione dei problemi elettromagnetici - Carica elettrica - Corrente elettrica - Conduttori filamentari - Legge di continuità della corrente elettrica - Misura della corrente elettrica: amperometro - Campo elettrico - Tensione elettrica - Misura della tensione elettrica: voltmetro. (3h) Conduzione elettrica: Leggi di Ohm e Joule - Resistività e conducibilità - Conduttori di forma generica - Bipolo resistore - Caratterizzazione di un bipolo resistore. (2h) Generatori elettrici: Introduzione - Comportamento a vuoto dei generatori - Comportamento a carico dei generatori - Bilancio energetico dei generatori - Tipologie di generatori elettrici. (2h) Bipoli e bilancio energetico: Introduzione - Caratteristica esterna di un bipolo - Bipoli particolari (corto circuito e circuito aperto) - Potenza elettrica - Misura della potenza elettrica: wattmetro. (1h) Proprietà delle reti elettriche: Introduzione - Regime di funzionamento (stazionario, variabile, transitorio) - Analisi delle reti elettriche - Topologia delle reti elettriche - Leggi di Kirchhoff - Metodi di soluzione per le reti elettriche. (2h) Reti in regime stazionario: Introduzione - Bipoli connessi in serie - Collegamento serie di un generatore ideale di tensione e di un resistore - Resistori in serie: resistenza equivalente - Bipoli connessi in parallelo - Collegamento parallelo di un generatore ideale di corrente e di un resistore - Resistori in parallelo: conduttanza equivalente - Reti di resistori: concetto di equivalenza - Trasformazione stella-triangolo - Metodi di analisi delle reti in regime stazionario - Metodo della sovrapposizione degli effetti - Metodo delle correnti di anello - Semplificazione della rete - Teorema di sostituzione - Circuito equivalente di Thevenin - Circuito equivalente di Norton - Formule di Millmann – Rendimento e massimo trasferimento di potenza (cenni). (5h) Fenomeni dielettrici – Condensatore: Introduzione - Legge di Gauss e fludsso dielettrico – Condensatore - Condensatore piano - Bipolo condensatore - Condensatore in regime stazionario - Condensatore in regime transitorio - Energia elettrostatica - Serie e parallelo di condensatori - Corrente di spostamento (cenni). (3h) Fenomeni magnetici – Induttori: Introduzione - Materiali magnetici - Materiali ferromagnetici - Induzione magnetica - Legge di Faraday-Neumann – Induttori - Induttori solenoidali - Mutui induttori - Bipolo e doppio bipolo induttore - Induttori in regime stazionario - Induttori in regime transitorio - Energia magnetica - Serie e parallelo di induttori. (3h) Reti in regime sinusoidale: Introduzione - Grandezze sinusoidali isofrequenziali: concetto di fasore - Rappresentazione grafica ed operazioni sui fasori - Legge di Ohm generalizzata – Impedenze - Analisi delle reti in regime sinusoidale - Circuiti equivalenti di Thevenin e Norton in regime simbolico - Potenza scambiata da un bipolo in regime sinusoidale (potenza attiva, reattiva, apparente) - Strumenti di misura in c.a. (cenni). (6h) Reti trifase in regime sinusoidale: Introduzione - Terne simmetriche di f.e.m. - Tensioni di fase e tensioni concatenate - Carichi trifase - Terne di correnti di fase - Analisi delle reti trifase - Rete ridotta monofase - Potenze nei sistemi trifase. (4h) Circuiti magnetici: Introduzione – Riluttanza - Circuiti magnetici nei nuclei ferromagnetici - Traferro - Leggi dei circuti magnetici - Tecniche di analisi dei circuiti magnetici (cenni). (2h) Seconda parte Macchine elettriche Trasformatori: Trasformatori monofase - Circuito equivalente del trasformatore - Funzionamento a vuoto ed in corto circuito - Funzionamento a carico - Parallelo di trasformatori monofase - Trasformatori trifase - Circuito equivalente del trasformatore trifase - Parallelo di trasformatori trifase - Autotrasformatore (cenni). (7h) Macchine elettriche rotanti: Principio di funzionamento - Struttura delle macchine elettriche rotanti. (2h) Macchine asincrone: Struttura - Principio di funzionamento della macchina asincrona trifase - Funzionamento a carico - Circuito equivalente semplificato - Diagramma circolare - Caratteristica meccanica - Avviamento del motore asincrono - Regolazione della velocità - Generatore asincrono - Motore asincrono monofase. (3h) Macchine sincrone: Struttura - Principio di funzionamento - Funzionamento a vuoto di una macchina sincrona - Funzionamento a carico - Circuito equivalente della macchina sincrona - Comportamento elettromeccanico - Macchina sincrona monofase. (3h) Elettronica di Potenza e Azionamenti Convertitori statici: Componenti elettronici - Conversione a.c./d.c. - Conversione d.c/a.c. – Chopper. (3h) Azionamenti elettrici: Caratteristiche di un azionamento - Azionamenti con motori convenzionali - Azionamenti con motori speciali. (3h) Sistemi Elettrici di Potenza Linee elettriche: Tipologie - Circuiti equivalenti - Caduta di tensione in linea - Dimensionamento delle linee (3h) Sistemi elettrici di potenza: Caratteristiche dell’energia elettrica - Linee elettriche di potenza - Stazioni e cabine di trasformazione - Sistemi elettrici in c.c. - Componenti dei sistemi elettrici - Protezione delle apparecchiature. (3h) Impianti elettrici di distribuzione ed utilizzatori: Impianti utilizzatori in bassa tensione - Tipologie di impianti utilizzatori. – Rifasamento. (3h) Sicurezza e Normativa: Infortunio elettrico - Impianti di terra. Normativa giuridica (legge 186, legge 46) - Norme CEI - Norme EN - Altre normative. (1h) TESTI/BIBLIOGRAFIA Il materiale didattico fornito dal docente è contenuto nel sito di didattica on-line dell’Ateneo (AulaWeb). Dalla cartella “appunti del corso” sono scaricabili (in formato pdf) i files contenenti copia delle dispense utilizzate dal docente. Dalla cartella “esercitazioni” sono scaricabili una serie d’esercizi risolti. Dalla cartella “risultati delle prove scritte” sono scaricabili i testi e le soluzioni delle prove scritte degli anni precedenti. Inoltre è possibile consultare per approfondimenti i seguenti testi (tutti disponibili nel CSB di scuola): M. Guarnieri, A. Stella: “Principi ed applicazioni di Elettrotecnica (volume primo)”, Edizioni Libreria Progetto Padova. C. K. Alexander, M.N.O. Sadiku: “Circuiti elettrici”, McGraw-Hill, ISBN 88 386 0853-9. C. A. Desoer, S. Kuh: “Fondamenti di teoria dei circuiti”, Franco Angeli Editore, Collana di Ingegneria Elettrica. DOCENTI E COMMISSIONI PAOLO MOLFINO Ricevimento: Ricevimento studenti: su appuntamento previo contatto per e-mail oppure telefonico. Docente Prof. Paolo Molfino Dipartimento DITEN Uff: Via Opera Pia 11 (ex-CNR), 3^ piano Tel: 010 3532713 e-mail: paolo.molfino@unige.it Commissione d'esame PAOLO MOLFINO (Presidente) GIULIO BARABINO MASSIMO BRIGNONE MARIO NERVI MANSUETO ROSSI PIETRO OSCAR VENTURA LEZIONI Orari delle lezioni ELETTROTECNICA ESAMI MODALITA' D'ESAME l'esame prevede il superamento di una prova scritta seguito da una prova orale. Prova Scritta: sono previste due prove scritte durante il periodo di lezione (compitini) costituite da un esercizio ciascuna da risolversi in un’ora. Sono inoltre previste prove scritte con cadenza mensile durante i periodi di esami (Gennaio-Febbraio e Giugno-Settembre), costituite da due esercizi da risolversi in due ore. Il superamento delle prove scritte garantisce l’ammissione alle prove orali sino alla prima prova scritta dell’anno accademico successivo. Superato tale termine deve essere nuovamente superata la prova scritta. Prova Orale: sessioni a cadenza settimanale, a numero chiuso. La votazione finale prescinde dal voto riportato nella prova scritta. MODALITA' DI ACCERTAMENTO Prove Scritte: Per ogni esercizio proposto si deve rispondere a 3 domande, ciascuna delle quali vale un punto, per un totale sui due esercizi di 6 punti. Per l’ammissione alla prova orale si sommano i risultati delle due prove scritte intermedie. ovvero dei due esercizi della prova scritta sostenuta: si è ammessi se il punteggio totale risulta essere ≥ 4 su 6. Per quanto riguarda le prove scritte intermedie sono ammessi solo studenti che frequentano il corso per la prima volta. Prova Orale: colloquio di circa 30 minuti su esempi pratici (esercizi) ed argomenti teorici. Durante i periodi di interruzione delle lezioni, l’iscrizione alle sessioni d’esame a numero chiuso si effettua mediante la procedura online dell’Ateneo, le iscrizioni sono aperte a partire dalla settimana precedente a quella della sessione d’esame prescelta. Nei periodi di lezione sono previste prove orali su appuntamento, previo contatto col docente, riservate agli studenti che hanno terminato il ciclo triennale (studenti che hanno già frequentato il terzo anno di corso). Calendario appelli Data appello Orario Luogo Tipologia Note 08/01/2018 09:00 GENOVA Scritto 10/01/2018 14:30 GENOVA Orale 17/01/2018 14:30 GENOVA Orale 24/01/2018 14:30 GENOVA Orale 31/01/2018 14:30 GENOVA Orale 05/02/2018 09:00 GENOVA Scritto 07/02/2018 14:30 GENOVA Orale 14/02/2018 14:30 GENOVA Orale 20/04/2018 15:00 GENOVA Scritto 30/05/2018 09:00 GENOVA Scritto 06/06/2018 14:30 GENOVA Orale 13/06/2018 14:30 GENOVA Orale 20/06/2018 14:30 GENOVA Orale 27/06/2018 14:30 GENOVA Orale 02/07/2018 09:00 GENOVA Scritto 04/07/2018 14:30 GENOVA Orale 11/07/2018 14:30 GENOVA Orale 18/07/2018 14:30 GENOVA Orale 31/08/2018 09:00 GENOVA Scritto 05/09/2018 14:30 GENOVA Orale 12/09/2018 14:30 GENOVA Orale 16/11/2018 15:00 GENOVA Scritto ALTRE INFORMAZIONI Propedeuticità : Conoscenze di base di Matematica e Fisica (raccomandate).