20283 Analisi Matematica 1 + Geometria 1

Facoltà
Ingegneria
Corso di Studi
Laurea in Ingegneria meccanica (sede di Genova)
Anno di corso/semestre
2/I e II
Denominazione insegnamento
Elettrotecnica
Codice insegnamento
60337
Crediti formativi insegnamento
9
Settore scientifico disciplinare
ING-IND/31
Tipo insegnamento
monodisciplinare
Docente titolare
MOLFINO Paolo
Obiettivi formativi
Il corso 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; le macchine elettriche, i sistemi
elettronici di potenza, gli azionamenti elettrici ed i sistemi elettrici per l’energia.
Programma
Circuiti
1. Considerazioni introduttive: Introduzione - Trasmissione di potenza - Trasmissione delle informazioni Elaborazione di informazioni - Generatori, Utilizzatori, Linee. (1h)
2. 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. (4h)
3. Conduzione elettrica: Leggi di Ohm e Joule - Resistività e conducibilità - Conduttori di forma generica Bipolo resistore - Caratterizzazione di un bipolo resistore. (2h)
4. Generatori elettrici: Introduzione - Comportamento a vuoto dei generatori - Comportamento a carico
dei generatori - Bilancio energetico dei generatori - Tipologie di generatori elettrici. (2h)
5. 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)
6. 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. (3h)
7. 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 di trasmissione ed adattamento del carico - Massimo trasferimento di potenza (cenni). (6h)
8. 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). (5h)
9. 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. (5h)
10. 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) – Reti in regime variabile (cenni). (5h)
11. 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)
12. Circuiti magnetici: Introduzione – Riluttanza - Circuiti magnetici nei nuclei ferromagnetici - Traferro Leggi dei circuti magnetici - Tecniche di analisi dei circuiti magnetici (cenni). (2h)
Macchine elettriche
13. Trasformatori: Trasformatori monofase - Circuito equivalente del trasformatore - Funzionamento a
vuoto ed in corto circuito - Funzionamento a carico - Parallelo di trasformatori monofase - Trasformatori
trifase - Circuito equivalente del trasformatore trifase - Parallelo di trasformatori trifase - Trasformatori
speciali (cenni). (10h)
14. Macchine elettriche rotanti Principio di funzionamento - Struttura delle macchine elettriche rotanti. (2h)
15. Macchine asincrone: Struttura - Principio di funzionamento della macchina asincrona trifase Funzionamento a carico - Circuito equivalente semplificato - Diagramma circolare - Caratteristica
meccanica - Avviamento del motore asincrono - Regolazione della velocità - Generatore asincrono Motore asincrono monofase. (5h)
16. Macchine sincrone: Struttura - Principio di funzionamento - Funzionamento a vuoto di una macchina
sincrona - Funzionamento a carico - Circuito equivalente della macchina sincrona - Comportamento
elettromeccanico - Macchina sincrona monofase. Cenni sulle macchine in corrente continua. (4h)
Elettronica di Potenza e Azionamenti
17. Convertitori statici: Componenti elettronici – Amplificatori operazionali - Conversione a.c./d.c. Conversione d.c/a.c. – Chopper. (6h)
18. Azionamenti elettrici: Caratteristiche di un azionamento - Azionamenti con motori convenzionali Azionamenti con motori speciali. (3h)
Sistemi Elettrici di Potenza
19. Linee elettriche: Tipologie - Circuiti equivalenti - Caduta di tensione in linea - Dimensionamento delle
linee (2h)
20. Sistemi elettrici di potenza: Caratteristiche dell’energia elettrica - Centrali elettriche di generazione Linee elettriche di potenza - Stazioni e cabine di trasformazione - Sistemi elettrici in c.c. - Componenti
dei sistemi elettrici - Protezione delle apparecchiature. (4h)
21. Impianti elettrici di distribuzione ed utilizzatori: Cabine di trasformazione - Selettività delle protezioni
- Impianti utilizzatori in bassa tensione - Tipologie di impianti utilizzatori. (2h)
22. Sicurezza e Normativa: Infortunio elettrico - Impianti di terra. Normativa giuridica (legge 186, legge 46)
- Norme CEI - Norme EN - Altre normative (2h)
Attività didattiche
Ore previste
Lezione
80.0
Esercitazione
20.0
Laboratorio
0.0
Corso integrativo
0.0
Riferimento bibliografici
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.
Organizzazione del corso e
modalità d’esame
AulaWeb: gli studenti che frequentano il corso debbono registrarsi sul sito di didattica on-line dell’Ateneo
denominato AulaWeb (http://ingind.aulaweb.unige.it/), iscrivendosi al corso. In tal modo avranno accesso al
materiale didattico del corso, riceveranno via e-mail le comunicazioni del docente, avranno accesso ai
risultati delle prove scritte ed avranno accesso ai database per l’iscrizione alle prove scritte ed orali.
Riconoscimento della frequenza: rilevamento della presenza mediante firma su foglio presenza ( 70%
delle ore di lezione). In alternativa, per chi non totalizzasse il numero sufficiente di presenze, la frequenza
verrà riconosciuta se il voto complessivo (somma) sulle due prove pratiche (compitini) sarà
se nella prima prova scritta, sarà 2 su 6.
2 su 6, ovvero
Esercitazioni: 1 ora settimanale (Lunedì 10-11 aula B1), in preparazione delle prove pratiche, a partire dalla
seconda settimana di ottobre (stima). La partecipazione è libera quindi non verrà rilevata la firma di
presenza.
Ricevimento studenti: su appuntamento.
Esame: prova scritta + prova orale.
Prova Scritta: sono previste due prove scritte durante il periodo di lezione (compitini) costituite da un
esercizio ciascuna da risolversi in un’ora. Per ogni esercizio si deve rispondere a 3 domande, ciascuna delle
quali vale un punto, per un totale sui due compitini di 6 punti. Per l’ammissione alla prova orale si sommano i
risultati delle due prove scritte: si è ammessi se il punteggio totale risulta essere ≥ 4 su 6. Sono ammessi ai
compitini solo studenti che frequentano il corso per la prima volta ovvero studenti ripetenti che non abbiano
ottenuto l’attestato di frequenza in anni precedenti.
Sono inoltre previste prove scritte con cadenza mensile durante i periodi di esami (Gennaio-Febbraio e
Giugno-Settembre), costituite da due esercizi da risolversi in due ore. Per ogni esercizio si deve rispondere a
3 domande, ciascuna delle quali vale un punto, per un totale sui due esercizi di 6 punti. Si è ammessi alla
prova orale se il punteggio risulta essere ≥ 4 su 6. Sono ammessi alle prove scritte tutti gli studenti che
abbiano ottenuto l’attestato di frequenza nell’anno in corso ovvero in anni precedenti.
Il superamento delle prove scritte garantisce l’ammissione alle prove orali sino alla prima prova scritta
dell’anno accademico successivo. Superato tale termine deve essere nuovamente superata la prova scritta.
Prova Orale: colloquio di circa 40 minuti su esempi pratici (esercizi) ed argomenti teorici. Sessioni a
cadenza settimanale, a numero chiuso, durante i periodi di interruzione delle lezioni. La votazione finale
prescinde dal voto riportato nella prova scritta.
Propedeuticità
Conoscenze di base di Matematica e Fisica (raccomandate).