PRESENTAZIONE

Nell'insegnamento di elettrotecnica, verranno analizzati circuiti elettrici in regime stazionario, transitorio, sinusoidale monofase e trifase.

I contenuti prenderanno anche in considerazione STCW Sezione A-III/6 Requisiti minimi obbligatori per la certificazione degli ufficiali elettrotecnici.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento ha come obiettivo fornire agli studenti gli elementi essenziali per la comprensione dell'analisi dei fenomeni elettromagnetici. Nella prima parte dell'insegnamento vengono introdotti gli strumenti per l'analisi di circuiti elettrici in corrente continua. La seconda parte dell'insegnamento è focalizzata sull'analisi dei circuiti elettrici che operano in regime sinusoidale, sia monofase che trifase, con cenni sui principali aspetti applicativi dell'utilizzo della potenza elettrica. Lo studente al termine dell'insegnamento sarà in grado di comprendere lo schema elettrico di un circuito e determinare le principali grandezze ad esso correlate.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’obiettivo dell'insegnamento di Elettrotecnica è di descrivere agli studenti le nozioni di base dell'elettrotecnica necessarie allo studio di modelli circuitali semplici dei fenomeni elettrici, con particolare riferimento agli aspetti energetici.

Al termine dell'insegnamento il discente:

• saprà utilizzare i metodi fondamentali nell’analisi di circuiti elettrici lineari, tempo invarianti, a parametri concentrati  per la soluzione di problemi circuitali.
• saprà risolvere circuiti sia nel dominio tempo (regime stazionario, risposta transitoria) che nel dominio frequenza (regime sinusoidale permanente).
• saprà risolvere sistemi trifase equilibrati e non sia con il metodo delle potenze che con il metodo simbolico

L’insegnamento fornisce gli strumenti teorici per il raggiungimento delle competenze richieste dalle singole funzioni previste dalla Convenzione STCW. Vengono fornite le conoscenze teoriche per sviluppare le competenze previste dalle Funzioni 1,2,3 della Tabella A-III/6 della Convenzione STCW (electrotechnical officer).  Vengono fornite le conoscenze teoriche per sviluppare le competenze previste dalle Funzioni 1,2,3,4 della Tabella A-III/1 e A-III/2 della Convenzione STCW (marine engineer). L’insegnamento contribuisce al potenziamento delle soft skills, in particolare la competenza alfabetico-funzionale.

PREREQUISITI

L'insegnamento di elettrotecnica non prevede particolari pre-requisiti. Tuttavia le conoscenze di base della Matematica sono un importante ausilio per lo studio e per la soluzione dei circuiti elettrici: in particolare l'algebra lineare, le operazioni con i numeri complessi, il concetto di equazione differenziale e come affrontare problemi di Cauchy lineari del primo e del secondo ordine.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento si sviluppa principalmente attraverso didattica frontale. Saranno previste attività di team-working, che permetterà di lavorare sulla competenza alfabetico-funzionale.

Lezioni teoriche accompagnate da esercitazioni concettuali e da esercizi applicativi e numerici.  

Gli studenti frequentanti debbono registrarsi al sito di didattica on-line dell’Ateneo denominato AulaWeb, iscrivendosi all'insegnamento. In tal modo avranno accesso al materiale didattico, riceveranno via e-mail le comunicazioni dei docenti e avranno accesso ai risultati delle prove scritte.

Si invitano gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali a contattare il docente all’inizio del corso per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali e forniscano idonei strumenti compensativi. Si rammenta inoltre che la richiesta di misure compensative/dispensative per gli esami dovrà essere inviata, usando il modulo al seguente link https://modulionline.unige.it/richiesta-adattamenti#no-back, al docente del corso, al referente DITEN (silvana.dellepiane@unige.it) e al settore (inclusione.studenti@info.unige.it) almeno 7 giorni lavorativi prima della prova, come da linee guida presenti al link https://unige.it/disabilita-dsa/richiesta-servizi
 

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il modello circuitale

Corrente elettrica e tensione elettrica. Differenza di potenziale. Il circuito elettrico: ipotesi di modello e limiti di validità. Componenti circuitali: terminali e morsetti, bipoli e multipoli, superfici limite. Circuiti a parametri concentrati. Convenzioni di segno per tensioni e correnti. Leggi di Kirchhoff delle tensioni e delle correnti.
Relazioni linearmente indipendenti nelle leggi di Kirchhoff e tecniche elementari di selezione.
Equazioni dei componenti, piano tensione-corrente. Bipoli elementari: resistenza, circuito aperto, corto circuito, generatori indipendenti ideali di tensione e di corrente. Rappresentazioni delle equazioni dei componenti nel piano v-i.
Potenza elettrica istantanea. Potenza di un bipolo. Convenzioni dei generatori e degli utilizzatori. Potenza assorbita da un resistore. Effetto Joule. Teorema di Tellegen. Conservazione delle potenze. 

Circuiti resistivi

Definizioni e ipotesi di modello. Resistori: resistore lineare tempo-invariante, equazione costitutiva, calcolo di resistenza e conduttanza. Collegamenti in serie e in parallelo, partitori di tensione e di corrente. Concetto di equivalente di rete, formule degli equivalenti di rete di resistori in serie e in parallelo. Tecniche di riduzioni delle reti. Trasformazione stella-triangolo e triangolo-stella. Teoremi delle reti per reti resistive: teorema di Thevenin, teorema di Norton, tecniche di calcolo delle relative reti equivalenti. Teorema di massimo trasferimento di potenza. Generatori non ideali, teorema di Millmann. Teorema di sovrapposizione degli effetti ed esempi di applicazioni. Cenni a tecniche generali per la soluzione dei circuiti.

Condensatori ed induttori

Condensatore e induttore ideali, proprietà elementari. Equazioni costitutive, energia immagazzinata, condizioni iniziali, variabili di stato. Collegamenti in serie e in parallelo di condensatori e induttori e loro equivalenti. Componenti reali.

Circuiti dinamici e loro soluzione

Richiami di equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti: soluzione equazione differenziale omogenea associata attraverso il polinomio caratteristico e calcolo dell'integrale particolare, condizioni iniziali. Comportamento limite (a regime stazionario) di induttori e condensatori. Soluzione di circuiti dinamici del primo ordine resistivo-capacitivi o resistivo-induttivi..

Circuiti in regime sinusoidale permanente e loro soluzione

Soluzione a regime di un circuito lineare dissipativo con eccitazione sinusoidale. Rappresentazione di grandezze sinusoidali mediante numeri complessi: metodo dei fasori. Definizioni di impedenza e ammettenza. Impedenze e ammettenze di tutte le tipologie di componenti lineari. Estensione dei teoremi delle reti al regime sinusoidale. Cadute di tensione. Rifasamento. Esempi di risoluzione di semplici circuiti lineari di interesse applicativo.

Potenze in regime sinusoidale: potenza istantanea, attiva, reattiva e apparente. Potenza apparente complessa. Teorema di Tellegen per reti dissipative. Conservazione della potenza attiva e reattiva.

Risonanza e antirisonanza.

Tecniche di soluzione di circuiti: metodo delle potenze, metodi basati sulle impedenze.

Sistemi trifase

Definizioni e motivazioni d’impiego dei sistemi trifasi. Sistemi trifasi a tre e a quattro conduttori. Tensioni stellate e concatenate, sistemi simmetrici ed equilibrati. Terne dirette, inverse e omopolari. Grandezze di linea e di fase, potenze nei sistemi trifasi, soluzione per fase di circuiti simmetrici semplici.

Sistemi non equilibrati.

Esempi di soluzione di circuiti trifasi di interesse applicativo, equilibrati e non.

L’insegnamento contribuisce al raggiungimento di uno o più dei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda ONU 2030:

• Obiettivo 4. Fornire un’educazione di qualità, equa ed inclusiva, e opportunità di apprendimento per tutti
• Obiettivo 5. Raggiungere l’uguaglianza di genere ed emancipare tutte le donne e le ragazze

L’insegnamento contribuisce al potenziamento delle soft skills, in particolare la competenza alfabetico-funzionale.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

In aggiunta ai testi suggeriti nei riferimenti bibliografici sottostanti, disponibili in prestito nella Biblioteca di Facoltà, sono disponibili nella pagina AulaWeb del corso copie di appunti
del corso e di esercitazioni corredate delle soluzioni.

Testi agguntivi (opzionali) per approfondimenti sulla materia

• M. Repetto, S. Leva: “Elettrotecnica – Elementi di Teoria ed Esercizi”, 2^ edn, Città Studi Edizioni, Torino, 2018
• L. Verolino: “Elementi di Reti Elettriche”, 1^ edn, EdiSES, Napoli, 2019
• C. K. Alexander, M.N.O. Sadiku: “Circuiti elettrici” III edn., McGraw Hill Italia, 2008.
• C. K. Alexander, M.N.O. Sadiku: “Foudamentals of Electric Circuits" Circuiti elettrici” V ed. McGraw Hill,  2013
• G. Rizzoni: “Elettrotecnica – Principi e applicazioni”, II edn., McGraw Hill Libri Italia, 2008

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/10948/studenti-calendario

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

La verifica finale si articola in una prova scritta obbligatoria e in una prova orale facoltativa, da sostenersi nella medesima sessione d’esame. Nel corso delle prove, gli studenti saranno chiamati a risolvere circuiti elettrici in regime stazionario, in evoluzione dinamica e in regime sinusoidale, sia monofase sia trifase, nonché a dimostrare la conoscenza e la comprensione degli argomenti teorici trattati durante l’insegnamento.

La prova scritta, il cui superamento è condizione necessaria per l’accesso all’eventuale colloquio orale, attribuisce un punteggio massimo di 27 punti. Essa si considera superata con il conseguimento di una valutazione non inferiore a 18/30. La partecipazione alla prova è subordinata all’iscrizione preventiva, da effettuarsi almeno cinque giorni prima della data dell’esame attraverso il portale Servizi Online di Ateneo, nella sezione “Studenti – Prenotazione esami”.

L’accesso alla prova orale, di carattere facoltativo, è consentito esclusivamente agli studenti che abbiano superato la prova scritta. Il colloquio può determinare una variazione, in aumento o in diminuzione, del punteggio conseguito nella prova scritta, fino a un massimo di quattro punti. Qualora lo studente scelga di non sostenere la prova orale, a quest’ultima verrà attribuito un punteggio pari a zero e il voto finale coinciderà con quello ottenuto nella prova scritta.

La prova orale si svolgerà nell’ambito della medesima sessione d’esame della prova scritta. 

La valutazione finale è determinata dalla somma dei punteggi conseguiti nelle due prove. Qualora il punteggio attribuito alla prova orale risulti negativo oppure la valutazione complessiva finale sia inferiore a 18/30, l’esame sarà considerato non superato e l’intera procedura di valutazione verrà annullata; lo studente dovrà pertanto ripetere la prova scritta in una delle successive sessioni d’esame previste dal calendario accademico.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La valutazione dei risultati di apprendimento conseguiti dagli studenti si fonda sul monitoraggio continuo della partecipazione e dell’interazione durante le attività didattiche, sullo svolgimento delle esercitazioni pratiche dedicate alla risoluzione di semplici circuiti elettrici e sulla successiva verifica complessiva effettuata in sede d’esame orale.

Indicazioni dettagliate sulle modalità di preparazione dell’esame e sulla rilevanza dei singoli argomenti ai fini della valutazione saranno fornite nel corso delle lezioni teoriche e delle esercitazioni.

La prova scritta è finalizzata ad accertare il possesso delle conoscenze fondamentali, con particolare riferimento alle competenze operative necessarie per l’analisi e la risoluzione di circuiti elettrici in regime stazionario, dinamico e sinusoidale, sia monofase sia trifase. Lo studente dovrà essere in grado di rispondere in modo corretto e rigorosamente motivato ai quesiti proposti, presentando uno svolgimento chiaro, ordinato e coerente, nel quale tutte le grandezze impiegate siano opportunamente definite. Saranno oggetto di valutazione sia l’accuratezza del procedimento risolutivo adottato sia la correttezza dei risultati numerici ottenuti.

La prova orale (facoltativa) verterà principalmente sugli argomenti teorici e pratici trattati durante le lezioni frontali e sarà finalizzata a verificare non soltanto il livello di conoscenza acquisito, ma anche la capacità dello studente di analizzare criticamente e discutere con autonomia gli argomenti che verranno proposti nel corso del colloquio. Durante la parte orale potrà essere richiesto di enunciare, dimostrate e applicare i principali teoremi illustrati durante l’insegnamento.

Costituiranno inoltre elementi di valutazione la precisione espositiva, la chiarezza argomentativa, la capacità di rielaborazione personale dei contenuti, nonché l’impiego di una terminologia tecnica appropriata e rigorosa nella presentazione dei concetti richiesti.

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersial docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento.