Elettrotecnica - (5 cfu)

Prof. Mario Cacciari Tel. 0521.905833 - Fax. 0521.905822
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Finalità

Nell’insegnamento di Elettrotecnica per allievi del Corso di Laurea in Ingegneria Civile vengono sviluppati i concetti di base della tecnica elettrica con l’intento di mettere in grado gli allievi stessi di affrontare le principali problematiche riguardanti l’utilizzo dell’energia elettrica. Allo scopo vengono ricavati i modelli dei componenti fondamentali delle macchine e dei sistemi elettrici di potenza in modo tale da permettere una schematizzazione tramite circuiti elettrici. Viene inoltre approfondito il problema della sicurezza elettrica negli impianti.

Programma

Richiami di concetti e leggi fondamentali dell’elettromagnetismo. Definizione dei vettori del campo elettromagnetico, leggi generali dell’elettromagnetismo, equazioni di Maxwell, energia del campo elettromagnetico.

Circuiti elettrici in regime stazionario. Correnti in regime stazionario. Definizione di bipoli elettrici attivi e passivi. Lineari e non lineari. Schematizzazione dei bipoli attivi in generatori di tensione e di corrente ideali e reali. Legge di Ohm, principio della conservazione della carica elettrica. Richiami sulla topologia delle reti elettriche: leggi di Kirchhoff, metodi delle maglie, e dei nodi, matrice delle conduttanze di nodo e resistenze di maglia. Trasformazioni stella-triangolo. Campo di corrente nei conduttori non filiformi. Resistenze longitudinali e trasversali nei cavi.
Resistenze delle prese di terra. Generalità sugli strumenti di misura metodo voltamperometrico, misure di potenza in corrente continua,

Campo magnetico stazionario. Calcolo dei campi magnetici. Circuiti magnetici con magneti permanenti. Coefficiente di auto e mutua induzione: linee bifilari e circuiti concatenati con circuiti magnetici.

Campo elettrostatico. Coefficiente di capacità. Capacità di condensatori piani, di linee bifilari e di cavi coassiali. Collegamenti fra condensatori. Rigidità dielettrica. Dimensionamento dell’isolamento.

Campo elettromagnetico quasi stazionario. Ipotesi di quasi stazionarietà.

Circuiti elettrici in regime quasi stazionari. Legge di Ohm generalizzata. Estensione dei metodi di analisi dei circuiti in regime stazionario al caso quasi stazionario. Analisi dei circuiti nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza mediante la trasformazione di Laplace.

Circuiti elettrici in regime sinusoidale. Richiami sulle grandezze periodiche, alternate e sinusoidali e sui numeri complessi. Metodo dei fasori per l’analisi delle reti a regime. Potenze in regime sinusoidale. Metodo di calcolo che utilizza la potenza complessa. Teorema di Tellegen. Rifasamento degli utilizzatori. Sistemi trifasi con e senza neutro. Collegamento degli utilizzatori. Potenze. Misura della potenza attiva e reattiva.

Principi di conversione dell’energia mediante macchine elettriche. Generalità, campo elettrico indotto, forza magnetica agente sulle correnti. Bilanci energetici. Perdite nei conduttori e nei circuiti magnetici. Riscaldamento. Grandezze nominali delle macchine elettriche.

Macchine in corrente alternata in trifase: Campo rotante. Funzionamento della macchina asincrona, equazioni. Modello circuitale equivalente della macchina. Prova a vuoto ed in corto circuito. Caratteristica meccanica. Macchine asincrone con rotore a gabbia semplice e doppia. Funzionamento della macchina sincrona. Equazioni della macchina sincrona isotropa in regime lineare. Funzionamento su rete a potenza infinita.

Trasformatori. Principio di funzionamento, equazioni, riduzione delle grandezze allo stesso avvolgimento. Prove a vuoto ed in corto circuito. Modello circuitale equivalente della macchina. Rendimento convenzionale. Elementi di progetto. Trasformatori trifase. Autotrasformatori. Condizioni di parallelo di due trasformatori.

Macchine a corrente continua. Principio di funzionamento, equazione, caratteristiche meccaniche ed elettromeccaniche in relazione al tipo di eccitazione. Regolazione di velocità dei motori in corrente continua.

Convertitori AC/DC e DC/AC. Cenni sul funzionamento dei componenti elettrici di potenza diodi, transistori, tiristori. Circuiti di base dei raddrizzatori e degli invertitori.

Produzione e trasporto dell’energia elettrica. Centrali di produzioni, sistema di trasmissione, linee aeree ed in cavo. Equazione delle linee. Linee corte e loro progetto.

Apparecchiature degli impianti elettrici. Apparecchiature di manovra, di comando e di protezione. Sovracorrenti e correnti di corto circuito, sovratensione. Interruttori automatici.

Impianti di terra. Terre di funzionamento e di protezione. Contatti diretti ed indiretti. Normativa CEI per gli impianti di terra.

Attività d'esercitazione

Durante il corso vengono svolte esercitazioni numeriche applicative.

Modalità d'esame

Esami orali.

Propedeuticità

Fisica generale II.

Testi consigliati

F. ILICETO: “Lezione di elettrotecnica”, Edizione Patron, Bologna, 1989.
G.FABBRICATORE: “Elettrotecnica e applicazioni”,Liguori Editrice, Napoli 1994.
F. CIAMPOLINI: “Elettrotecnica generale”, Calderini, Bologna, 1984.
R. MIGLIO: “Appunti di Elettrotecnica (Generalità sulle macchine rotanti)”, CLUEB, Bologna, 1991.
R. MIGLIO: “Circuiti elettrici in corrente continua”, Progetto Leonardo, Bologna, 1993.
A.CAPASSO, A. CARRUS: “Esercitazione di elettrotecnica”, Masson, Milano, 1992.
P. Ghigi, M. Martelli, F. Mastri: “Esercizi di Elettronica”, Progetto Leonardo, Bologna, 1997.


Ultimo aggiornamento: 08-02-2006


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