481/98
A.A. 1998/99
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI TRIESTE
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CORSO DI LAUREA
PROGRAMMA DEL CORSO DI
DOCENTE
INGEGNERIA ELETTRICA
MATERIALI PER L’INGEGNERIA
ELETTRICA
Germano RABACH
FINALITA’ DEL CORSO
L’obiettivo del corso è la progettazione dei sistemi isolanti. Allo scopo è necessario
conoscere i materiali dal punto di vista del loro effettivo comportamento in servizio e
quindi essere in grado di saper valutare i materiali con prove valide e basate su metodi
rigorosi e precisi. L’ingegneria dei materiali si occupa pertanto della valutazione e
classificazione dei materiali mediante opportune proprietà o indici determinati
sperimentalmente allo scopo di effettuare un progetto razionale delle apparecchiature,
progetto in cui il materiale entra come componente fondamentale.
PROGRAMMA DEL CORSO
1.Caratterizzazione del comportamento elettrico dei materiali dielettrici.
Modellizzazione dei materiali dielettrici attraverso reti elettriche di tipo RC. Tecniche
di misura utilizzate per il rilievo della costante dielettrica e della tangente dell’angolo
di perdita. Il fenomeno della polarizzazione dielettrica. Valutazione del campo
elettrico interno. Polarizzazione per orientamento dei dipoli. Dipendenza della
polarizzabilità della temperatura. Catastrofe di Mosotti. Teoria di Osanger. Equazioni
di Debye. Rappresentazione della permettività complessa mediante i diagrammi di
Cole-Cole. Valutazione microscopica della polarizzazione per orientamento: modello
del “doble-well”. Analisi della polarizzazione distorsionale. La polarizzazione di tipo
interfacciale: modello di “Maxwell-Wagner”.
2.Proprietà dei materiali isolanti. Conducibilità elettrica: definizione di resistività
volumica e resistività superficiale. Rigidità dielettrica e suo significato a seconda dello
stato fisico del materiale. Resistenza degli isolanti solidi al tracciamento superficiale.
Stabilità termica. Temperatura di transizione vetrosa. Resistenza dei materiali solidi
all’arco elettrico. Resistenza alla combustione.
3.Scariche nei gas. Nozioni sulla fisica della scarica nei gas. Scariche di tipo
autosostenuto. Determinazione della tensione di innesco della scarica con campi
uniformi: curva di Paschen. Il meccanismo della scarica “streamer”. Il fenomeno della
scarica con campi non uniformi e definizione del coefficiente di utilizzazione. Il
fenomeno corona. Dimensionamento di un cavo coassiale isolato in gas.
4.Il fenomeno delle scariche parziali nei sistemi isolanti solidi. Scariche parziali
interne, superficiali, corona e scariche nelle arborescenze elettriche. Parametri
principali caratterizzanti il fenomeno delle scariche parziali. Meccanismi di
degradazione dovuti alle scariche parziali. Sistemi di misura utilizzati per il rilievo
delle scariche parziali. Tecniche di taratura dei circuiti di misura e loro significato.
Distribuzioni di ampiezza e di fase delle scariche. Modellizzazione dei componenti
elettrici per lo studio della propagazione dei segnali di scarica. Sensibilità dei sistemi
di rivelazione delle scariche parziali. Metodologia diagnostica per il monitoraggio
dello stato degli avvolgimenti delle macchine elettriche in c.a. in alta tensione.
Accoppiatori direzionali e differenziali per il rilievo delle scariche negli avvolgimenti.
5.L’invecchiamento dei materiali isolanti. Sollecitazioni, invecchiamento e guasto. La
resistenza alle sollecitazioni (endurance) e la sua valutazione. Resistenza alla
sollecitazione termica: modello di Arrhenius, definizione dell’indice di temperatura e
dell’intervallo di dimezzamento. Trattamento statistico dei dati. Resistenza alla
sollecitazione elettrica: modelli di invecchiamento elettrico, coefficiente di resistenza
alla tensione. Resistenza alle sollecitazioni combinate elettrica-termica: modelli di
invecchiamento per materiali privi di soglia e per materiali sogliati.
6.Materiali isolanti. Materiali termoplastici utilizzati nella costruzione dei cavi e dei
condensatori. Materiali termoindurenti per l’impregnazione dei sistemi isolanti in alta
tensione. Materiali polimerici con elevata resistenza alla temperatura. Materiali
isolanti tradizionali: sistema carta-olio, vetro, mica, ecc. Materiali compositi di tipo
antistatico.
ESERCITAZIONI
Le lezioni sono integrate da una serie di esercitazioni relative alla misura delle
proprietà e delle caratteristiche dei materiali e dei sistemi isolanti.
TESTI CONSIGLIATI
Appunti del corso.
