PRESENTAZIONE

L’insegnamento si propone di illustrare gli aspetti metodologici e tecnologici relativi ai sistemi di propulsione elettrica e ai sistemi di potenza integrati. Sono oggetto di studio le principali architetture e soluzioni per la realizzazione del servizio di propulsione, dei sistemi di generazione integrata e dei relativi sistemi di controllo e regolazione.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Condizioni per adottare la propulsione elettrica e soluzioni realizzative. Sistemi elettrici di bordo corrispondenti.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L'obiettivo dell'insegnamento consiste nell'introdurre lo studente agli aspetti principali relativi al funzionamento della propulsione elettrica e dei sistemi di generazione a bordo delle navi elettriche, per guidarlo nella comprensione delle tecnologie e dei principali problemi sistemistici elettrici.

L'impiego della propulsione elettrica è l’attuale standard per diverse tipologie di navi. Il campo di impiego dei motori elettrici a velocità variabile è ampio e prevede diverse soluzioni realizzative affidabili ed economicamente competitive. Il grado di elettrificazione che ne consegue è totale e determina la realizzazione di sistemi di generazione integrati e automatizzati, in grado di fornire la totalità della potenza richiesta dalla nave.

L'insegnamento introduce gli aspetti metodologici e tecnologici relativi alla progettazione dei sistemi elettrici di bordo e dei relativi sistemi di controllo, tramite lo sviluppo di modelli matematici e circuitali, privilegiando aspetti applicativi e sistemistici. 

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni teoriche ed esercitazioni guidate in aula. Il corso prevede una parte svolta a calcolatore, sotto la guida del docente, utilizzando diversi toolbox di Matlab, con l’obiettivo di fornire allo studente la conoscenza di base e la capacità di scelta e di utilizzo di alcuni strumenti di simulazione. Numero di ore complessivo 60.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il corso affronta i seguenti argomenti:

• Sistemi di propulsione elettrica: definizione, caratteristiche principali e soluzioni tipiche di layout propulsivo (IFEP, ibrido serie e parallelo).
• Convertitori e azionamenti: principali tipologie di componenti e di convertitori elettronici di potenza, principi di funzionamento e cenni sulle principali tecniche di controllo di sistemi AC/DC, DC/AC e DC/DC classici (raddrizzatori controllati, ciclo convertitore, sistemi PWM).
• Azionamenti con motore asincrono: modello della macchina asincrona, accoppiamento con il carico meccanico, funzionamento a regime, tecniche di avviamento.
• Sistemi di accumulo: classificazione e modellazione semplificata dei sistemi di accumulo elettrochimico e delle celle combustibile.
• Concetti fondamentali power system a bordo nave: architetture tipiche, livelli di tensione, qualità dell’alimentazione, stati operativi e requisiti di stabilità.
• Richiami sulla macchina sincrona: equazioni fondamentali, condizioni di regime, curva P-delta.
• Sistemi di eccitazione: classificazione generale, richiami delle caratteristiche costruttive, tecniche di regolazione della tensione.
• Equazione di moto del generatore sincrono: derivazione dell’equazione di moto (swing) e comportamento dei sistemi non regolati.
• Regolazione frequenza-potenza: regolatori di velocità isocroni e droop, caratteristica di regolazione dei sistemi multi-macchina, accenni alla regolazione secondaria di frequenza.
• Gestione della potenza: accensione e sincronizzazione dei gruppi di generazione (unit commitment), tabella start-stop, principali funzionalità del Power Management System (PMS).
• Cold-ironing: infrastruttura di shore-connection e aspetti innovativi legati all’integrazione nave-porto.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

1. M. Piattelli, “Propulsione elettrica Navale”, 2006

2. Patel, “Shipboard Propulsion, Power Electronics, and Ocean Energy”, 2012

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

FEDERICO SILVESTRO (Presidente)

MATTEO SAVIOZZI

FABIO D'AGOSTINO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/8738/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Lo svolgimento dell’esame è articolato in un’esercitazione e un colloquio orale.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Verifica di acquisizione di conoscenza teoriche e pratiche delle metodologie di calcolo indispensabili per la scelta e progettazione di soluzioni basate su propulsione elettrica.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Ulteriori informazioni: http://iees.diten.unige.it/