Elettrotecnica generale HOEPLI di Gaetano Conte

Libri di testo adottati: Elettrotecnica generale HOEPLI di Gaetano Conte;
Macchine Elettriche, HOEPLI di Gaetano Conte;
Laboratorio di Macchine Elettriche, HOEPLI di Gaetano Conte;
Manuale di Elettrotecnica e Automazione,
Hoepli;
Ortolani-Venturi,
Obiettivi generali.
L’insegnamento di Elettrotecnica, formativo del profilo professionale e propedeutico, deve
fornire agli allievi essenziali strumenti di interpretazione e valutazione dei fenomeni
elettrici, elettromagnetici ed elettromeccanici e buona capacità di analisi di circuiti,
apparecchi e macchine.
Per la classe quarta al termine del corso l’allievo deve:
• conoscere le grandezze magnetiche e i loro legami;
• saper risolvere un circuito magnetico;
• conoscere e saper applicare le principali leggi dell’elettromagnetismo;
• conoscere le reti elettriche in corrente alternata monofase e trifase;
• conoscere e saper utilizzare i principali metodi di risoluzione dei sistemi trifasi
simmetrici equilibrati e squilibrati;
• saper eseguire il bilancio energetico di una rete elettrica in corrente alternata monofase
e trifase;
• saper analizzare e saper risolvere reti elettriche in corrente alternata monofase e
trifase;
• conoscere il principio di funzionamento e le caratteristiche del trasformatore in relazione
al suo impiego;
• conoscere e saper eseguire i principali metodi di misura in corrente alternata monofase
e trifase;
• conoscere e saper eseguire le principali prove da effettuare sul trasformatore;
• saper redigere relazioni tecniche relative alle prove di laboratorio eseguite.
Scheda di progettazione generale
UFC
UNITÀ DIDATTICHE
1. Grandezze magnetiche e loro legami, circuiti magnetici;
1. Elettromagnetismo e circuiti magnetici
2. interazione tra circuiti elettrici e campi magnetici.
1. Concetti introduttivi ;
2. Analisi delle reti elettriche lineari in
2. circuiti in corrente alternata monofase;
corrente alternata monofase
3. potenza nei circuiti in corrente alternata monofase;
4. misure elettriche e laboratorio.
1. i sistemi trifase;
3. analisi delle reti elettriche lineari in
2. potenze e bilancio energetico;
corrente alternata trifase.
3. misure elettriche e laboratorio.
1. Generalità sulle macchine elettriche;
4. Macchine elettriche
2. i trasformatori;
5. misure elettriche e laboratorio.
Stazione meteorologica remota alimentata da un impianto fotovoltaico
stand-alone
Area di progetto
UFC 1: elettromagnetismo e circuiti magnetici.
Grandezze magnetiche e loro legami, circuiti magnetici.
Fenomeni magnetici.
Campi magnetici prodotti da corrente elettrica.
Campo magnetico prodotto da un conduttore rettilineo.
Campo magnetico rodotto da un solenoide.
Induzione ed intensità magnetica.
Flusso magnetico.
Circuiti magnetici.
Forza magneto-motrice e riluttanza.
Legge della circuitazione magnetica.
Legge di Hopkinson.
Energia del campo magnetico. Analogia tra circuito elettrico e magnetico.
Circuiti magnetici.
Risoluzione di semplici circuiti magnetici.
Curve di magnetizzazione del ferro.
Isteresi magnetica e perdite.
Interazione tra circuiti elettrici e campi magnetici
Fenomeno dell’induzione elettromagnetica.
Legge di Faraday-Neumann-Lenz.
Perdite nel ferro.
Perdite addizionali.
Fenomeni di autoinduzione e induttanza.
Transitorio di apertura e chiusura di un circuito induttivo.
Fenomeni di mutua induzione.
Principio di funzionamento del trasformatore.
F.em. indotta nei conduttori in movimento in un campo magnetico.
Forze elettromagnetiche
Forze elettrodinamiche.
Principio di funzionamento dei motori e dei generatori elettrici.
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Conoscenze (sapere)
conoscere i fenomeni magnetici fondamentali
conoscere le grandezze magnetiche e i loro legami;
conoscere il comportamento e le proprietà magnetiche dei materiali
conoscere i componenti fondamentali dei circuiti magnetici
conoscere le leggi e le procedure utilizzate per la risoluzione dei circuiti magnetici
conoscere le principali leggi dell’elettromagnetismo
conoscere il bipolo induttore e il suo comportamento circuitale;
conoscere i fenomeni che avvengono durante il periodo transitorio di magnetizzazione e
smagnetizzazione di un induttore
conoscere il principio di funzionamento e le principali caratteristiche di alcuni strumenti
di misura, in relazione ai fenomeni elettromagnetici su cui si basano.
Conoscere le forze elettromagnetiche ed elettrodinami-che.
Competenze (saper fare)
Riconoscere e determinare le caratteristiche magntetiche di un materiale dall’analisi
della curva di isteresi
saper risolvere un circuito magnetico a singola maglia;
saper risolvere un circuito magnetico multimaglia;
saper associare leggi dell’elettromagnetismo ai relativi fenomeni;
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saper applicare la legge di Faraday-Neumann-Felici-Lenz;
essere in grado di verificare sperimentalmente il ciclo d’isteresi magnetica.
saper valutare i risultati di una misura e gli errori commessi;
saper redigere relazioni tecniche relative alle prove eseguite.
Saper associare l’interazione tra circuiti elettrici e campi magnetici ai relativi fenomeni.
Capacità (saper essere) per tutte le UFC
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Capacità di orientamento di fronte a problemi nuovi.
Interpretare nella loro globalità le problematiche dell’area tecnologica.
Capacità di comprendere documenti tecnici vari.
Capacità di esprimere giudizi sia qualitativi sia quantitativi.
UFC 2 Analisi delle reti elettriche lineari in corrente alternata monofase.
Concetti introduttivi.
Grandezze periodiche e alternate.
Grandezze sinusoidali.
Periodo, frequenza, pulsazione.
Valore medio, massimo, efficace.
Fattore di cresta e di forma.
Significato energetico del valore efficace.
Corrispondenza tra sinusoidi, vettori rotanti e numeri complessi.
Correnti alternate e loro rappresentazione.
Fase e relazione di fase fra più grandezze isofrequenziali.
Circuiti in corrente alternata monofase.
Impedenza e ammettenza.
Circuiti puramente ohmico, induttivo, capacitivo.
Circuiti R-L.
Circuiti R-C.
Circuiti C-L.
Circuiti R-L-C e risonanza.
Impedenze in serie e in parallelo.
Trasformazione triangolo-stella e viceversa.
Analogie fra corrente continua e corrente alternata.
Risoluzione, con i metodi studiati in corrente continua, di reti in corrente alternata.
Potenza nei circuiti in corrente alternata monofase.
Potenza istantanea.
Potenza attiva, reattiva e apparente
Fattore di potenza.
Biliancio energetico.
Teorema di Boucherot.
Rendimento.
Rifasamento di reti monofase
Misure elettriche e laboratorio.
• Misura di impedenza con il metodo industriale.
• Misura delle potenze in reti monofasi.
• Rilievo sperimentali di grandezze sinusoidali mediante oscilloscopio
Conoscenze (sapere)
• conoscere le caratteristiche delle grandezze periodiche, alternate e sinusoidali;
• conoscere il comportamento elettrico dei bipoli fondamentali;
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conoscere il fenomeno della risonanza;
conoscere il comportamento di una rete R-L-C
conoscere il significato di potenza attiva, reattiva e apparente;
Conoscere il bilancio energetico
Conoscere i principali metodi di misura in corrente alternata monofase.
Competenze (saper fare)
• Saper calcolare le caratteristiche delle grandezze periodiche per forme d’onda
sinusoidali;
• saper associare a una grandezza sinusoidale un vettore e un numero complesso;
• saper calcolare le varie grandezze sinusoidali mediante il calcolo simbolico, esprimendo
i numeri complessi sia in forma algebrica sia polare;
• saper risolvere reti di media complessità in corrente alternata monofase, applicando i
vari metodi di risoluzione delle reti lineari;
• saper calcolare il fattore di potenza di un carico elettrico
• saper disegnare il diagramma vettoriale di un circuito;
• saper risolvere reti in corrente alternata monofase con il metodo grafico-analitico
• saper risolvere reti in corrente alternata monofase mediante il metodo del bilancio
energetico
• saper effettuare, in laboratorio, misure di impedenza e di potenza in corrente alternata
monofase.
• saper valutare i risultati di una misura e gli errori commessi;
• saper redigere relazioni tecniche relative alle prove eseguite.
UFC 3: analisi delle reti elettriche lineari in corrente alternata trifase.
I sistemi trifase.
Generalità sui sistemi trifase.
Collegamento a stella e a triangolo.
Trasformazione stella-triangolo e viceversa.
Risoluzione di sistemi simmetrici ed equilibrati con carichi a stella e a triangolo.
Risoluzione di sistemi trifase con il circuito monofase equivalente.
Risoluzione di sistemi simmetrici squilibrati senza neutro.
Risoluzione di sistemi simmetrici squilibrati con neutro.
Diagramma vettoriale delle grandezze elettriche trifasi.
Impiego dei collegamenti stella e a triangolo.
Potenza e bilancio energetico.
Potenze attiva, reattiva, e apparente nei sistemi trifase simmetrici ed equilibrati.
Teorema di Boucherot.
Potenze attiva, reattiva, apparente e fattore di potenza nei sistemi trifasi simmetrici e squilibrati.
Rifasamento di carichi trifasi.
Misure e laboratorio.
Indicatori di senso ciclico delle fasi.
Misura delle potenze per i sistemi trifase a tre e a quattro fili.
Inserzione Aron. Inserzione Righi.
Misura indiretta del fattore di potenza.
• Misura delle potenze per i sistemi trifase simmetrici ed equilibrati a tre fili con il metodo Aron.
• Misura delle potenze per i sistemi trifase simmetrici e squilibrati a tre fili con il metodo Righi.
Conoscenze (sapere)
• Conoscere le grandezze elettriche presenti in un sistema trifase
• Conoscere le connessioni a stella e a triangolo sia dei generatori sia dei carichi
• Conoscere le relazioni tra tensione e corrente e la potenza nei sistemi trifase simmetrici ed
equilibrati
• Conoscere le relazioni tra tensione e corrente e la potenza nei sistemi trifase simmetrici e
squilibrati
• conoscere le varie potenze in corrente alternata trifase.
• conoscere i principali metodi di misura in corrente alternata trifase con alimentazione
simmetrica.
Competenze (saper fare)
• Saper schematizzare un circuito trifase nelle diverse connessioni;
• saper risolvere reti, di media complessità, in corrente alternata trifase simmetriche con carichi
equilibrati, applicando i vari metodi di risoluzione delle reti lineari;
• saper risolvere ed analizzare reti in corrente alternata trifase con carichi equilibrati mediante il
metodo della riduzione al monofase
• saper risolvere ed analizzare reti in corrente alternata trifase mediante il metodo del bilancio
energetico
• saper calcolare il fattore di potenza di un carico trifase eqilibrato
• saper disegnare il diagramma vettoriale di un circuito trifase;
• saper risolvere ed analizzare circuiti trifasi simmetrici con carico squilibrato con e senza filo
neutro;
• saper effettuare, in laboratorio,
misure di di potenza e del fattore di potenza per reti simmetriche equilibrate
• saper effettuare, in laboratorio,
misure di di potenza e del fattore di potenza per reti simmetriche e squilibrate
• saper redigere relazioni tecniche relative alle prove eseguite.
• saper effettuare delle misure elettriche relative alle prove eseguite.
• saper valutare i risultati di una misura e gli errori commessi.
UFC 4: Macchine elettriche
Generalità sulle macchine elettriche
Classificazione delle macchine elettromagnetiche.
Perdite e rendimento.
Normative e certificazione.
Collaudo delle macchine elettriche.
I trasformatori
Particolarità costruttive dei trasformatori industriali.
Principio di funzionamento.
Trasformatore ideale a vuoto e a carico.
Trasformatore reale a vuoto e a carico.
Variazione di tensione da vuoto a carico
Funzionamento in cortocircuito.
La prova a vuoto.
La prova di cortocircuito.
Bilancio delle potenze e rendimento.
Dati di targa.
Misure elettriche e laboratorio
• Misura della resistenza degli avvolgimenti di un trasformatore e riporto alla temperatura
convenzionale.
• Prova a vuoto a tensione variabile del trasformatore.
• Prova di cortocircuito a corrente variabile del trasformatore.
Conoscenze (sapere)
• Conoscere le principali definizioni e classificazioni relative alle macchine elettriche
• Conoscere le potenze caratteristiche e il bilancio energetico di una macchina elettrica
• Conoscere le principali particolarità costruttive del trasformatore monofase
• Conoscere il principio di funzionamento e le principali caratteristiche dei trasformatori monofasi
anche in relazione al loro impiego;
• Conoscere gli schemi equivalenti, nelle diverse condizioni di funzionamento, del trasformatore
monofase;
• Conoscere i dati di targa di un trasformatore monofase e il loro significato;
• conoscere le principali prove da effettuare sui trasformatori monofase.
• Conoscere le potenze caratteristiche e il bilancio energetico del trasformatore monofase.
. Competenze (saper fare)
• Saper analizzare il comportamento di un trasformatore monofase a vuoto, a carico e in corto
circuito;
• saper costruire il circuito equivalente del trasformatore monofase, associandolo alle varie
condizioni di carico.
• saper tracciare i diagrammi vettoriali del trasformatore monofase, associandoli alle varie
condizioni di carico.
• Saper analizzare la caduta di tensione industriale del trasformatore monofase al variare del
carico;
• saper effettuare le principali prove sul trasformatore monofase;
• saper valutare i risultati di una misura e gli errori commessi.
• saper redigere relazioni tecniche relative alle prove eseguite.