OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento 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; vengono inoltre forniti elementi di base relativi allo studio delle macchine elettriche e dei sistemi elettrici per l’energia.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studente dovrà essere in grado di analizzare e risolvere semplici circuiti elettrici operanti in regime stazionario e sinusoidale. Dovrà inoltre essere in grado di discutere criticamente le tecniche di analisi sviluppate ed i principali teoremi e formulazioni che stanno alla base delle procedure di analisi e risoluzione delle reti elettriche di potenza.

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 dei docenti e avranno accesso ai risultati delle prove scritte.

Per lo svolgimento degli esercizi in aula, è prevista un’ora settimanale, in preparazione delle prove pratiche, a partire, indicativamente, dalla quarta settimana di corso.

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 circuiti magnetici - Tecniche di analisi dei circuiti magnetici (cenni). (2h)

Seconda parte

Macchine e Sistemi Elettrici

• Trasformatori: Introduzione - Trasformatore monofase - Circuito equivalente - Funzionamento a vuoto ed in corto circuito - Prova a vuoto ed in corto circuito - Funzionamento a carico - Perdite e rendimento - Trasformatori trifase - Circuito equivalente del trasformatore trifase. (4h)
• Macchine asincrone: Introduzione - Principio di funzionamento - Funzionamento a rotore bloccato (indotto aperto) - Funzionamento a rotore bloccato (indotto in c.c.) - Funzionamento a carico - Circuito equivalente semplificato - Caratteristica meccanica - Avviamento del motore asincrono - Generatore asincrono. (2h)
• Macchine sincrone: Introduzione - Induzione al traferro e f.e.m. - Funzionamento a vuoto - Funzionamento a carico - Circuito equivalente della macchina sincrona - Funzionamento in corto circuito - Potenza e rendimento nelle macchine sincrone - Caratteristica meccanica della macchina sincrona. (2h)
• Sistemi Elettrici di Potenza: Introduzione – Produzione – Trasporto e distribuzione – Sistemi elettrici in d.c. – Protezione nei sistemi elettrici.
• Impianti Elettrici di Distribuzione ed Utilizzatori: Introduzione – Impianti utilizzatori BT – Tipologie di impianti utilizzatori. (2h)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale didattico fornito dai docenti è contenuto nel sito di didattica on-line dell’Ateneo (AulaWeb). Per quanto attiene la prima parte: 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 (relativi alla prima parte del corso, 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.