UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II”
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA in Scienza ed Ingegneria dei Materiali
Programma definitivo del corso di
ELETTROTECNICA (Settore Scientifico Disciplinare ING-IND-31)
n. 6 Crediti Formativi Universitari (CFU)
A.A. 2015/2016
Prof. Vincenzo COCCORESE
Tutti gli avvisi ed informazioni sul corso sono resi noti mediante inserimento nel sito www.elettrotecnica.unina.it.
1 Obiettivi e finalità del corso
Il corso è rivolto agli allievi del secondo anno del corso di laurea in ingegneria Scienza ed Ingegneria dei Materiali ed ha il duplice
scopo di contribuire alla formazione ingegneristica di base e di fornire conoscenze specifiche che, pur non essendo specialistiche, possano
orientare e costituire riferimento anche nei confronti di problemi professionali.
La vastità della materia, che in alcuni corsi di laurea si articola in più insegnamenti, ha imposto una difficile scelta fra due diverse
impostazioni e precisamente fra: i) copertura di tutti gli argomenti tradizionalmente inseriti nei corsi di elettrotecnica, con una trattazione
diffusa, ma necessariamente a tratti superficiale se non addirittura meramente descrittiva; ii) una trattazione rigorosa con privilegio per gli
aspetti formativi, purché chiaramente identificabili nella figura dell’ingegnere gestionale, con la conseguente necessità di operare
significativi tagli sia di argomenti specifici sia di modalità di trattazione. Tra le due impostazioni è stata scelta la seconda. I tagli sugli
argomenti sono evidenti dal programma del corso ed hanno riguardato principalmente alcune proprietà delle reti, le reti in regime stazionario,
le reti in regime transitorio. Di altri argomenti, quali ad esempio le macchine elettriche, l’elettronica di potenza, gli strumenti di misura, sono
trattati solo gli aspetti di base. La necessità di rimanere nei limiti di 6 crediti didattici ha inoltre imposto dei tagli sulle modalità di trattazione
degli argomenti. Ad esempio si è rinunciato alla dimostrazione formale dei teoremi sulle reti, fermo restando il pieno rigore sull’enunciato e
sui postulati. Inoltre il funzionamento delle apparecchiature viene illustrato dando valore assiomatico al modello circuitale, limitando quindi
l’interpretazione e l’analisi fisica dei fenomeni elettromagnetici.
D’altro canto, oltre a dare particolare risalto alle trasformazioni energetiche implicate dall’utilizzo dell’energia elettrica, sono state
sviluppate con sufficiente respiro alcune problematiche progettuali di potenziale interesse per l’ingegnere gestionale, anche in relazione ad
analisi costi/benefici.
I contenuti sono stati dimensionati e trattati con l’obiettivo di consentire allo studente medio, purché in possesso dei necessari
prerequisiti (che sono stati dettagliatamente definiti e qui sotto riportati), di superare l’esame dedicando complessivamente 150 ore di
studio (comprensive della frequenza alle lezioni).
2 Propedeuticità
Per una efficace frequenza e per il superamento dell’esame è fondamentale il possesso di alcune nozioni di matematica
e fisica (specificate nella prossima sezione), tutte facenti parte dei contenuti dei corsi di analisi matematica, geometria e
algebra, meccanica razionale e fisica. Per questo motivo è prevista la propedeuticità dei corsi di Analisi Matematica II e di
Fisica Generale II. E’ importante tuttavia sottolineare come il superamento degli esami propedeutici di per sé non garantisce il
pieno possesso dei prerequisiti essenziali, che vengono specificati nella sezione successiva.
3 Prerequisiti essenziali
Le nozioni qui di seguito sommariamente specificate sono irrinunciabili per la comprensione degli argomenti trattati. Il
mancato possesso dei prerequisiti può costituire, di per sé, motivo di non superamento dell’esame. Al fine di mettere gli
allievi di verificare il livello di possesso dei prerequisiti, sarà distribuito, all’inizio del corso, un test di autovalutazione.
3.1 Matematica
Algebra elementare. Funzioni trigonometriche. Algebra dei numeri complessi. Grafico delle funzioni di una variabile.
Limiti e derivate delle funzioni di una variabile. Calcolo vettoriale elementare. Campi vettoriali: gradiente, divergenza, rotore.
Teorema di Gauss. Teorema di Stokes. Sistemi di equazioni lineari algebriche. Equazioni differenziali lineari a coefficienti
costanti.
3.2 Fisica
Concetti e leggi fondamentali della meccanica. Grandezze fisiche principali ed unità di misura. Bilanci energetici.
Elementi basilari di trasmissione del calore. Elettromagnetismo quasi stazionario: campi vettoriali J,B,E e loro proprietà.
Corrente elettrica. Differenza di potenziale. Materiali conduttori e materiali isolanti. Rigidità dielettrica dei materiali isolanti.
Effetto Joule. Materiali magnetici e materiali non magnetici. Flusso magnetico. Legge di Ampère. Legge di Lenz. Legge di
Faraday. Campo elettrico statico e mozionale.
4 Programma del corso
4.1 Proprietà fondamentali delle reti elettriche
4.1.1
Il modello circuitale: definizioni.
Grandezze elettriche fondamentali: carica elettrica, campo elettrico, densità di corrente, campo magnetico, intensità
della corrente elettrica, tensione elettrica. Limiti di utilizzo dei materiali in elettrotecnica.
Concetto di sistema elettrico: Interazione fra i componenti mediante contatto elettrico (connessione) e mediante
interazione elettromagnetica. Apparecchiature elettriche. Grandezze fisiche descriventi la connessione: tensioni e correnti.
Modello circuitale di un’apparecchiatura: concetto e definizione di N-polo. Postulati fondamentali dell’N-polo.
Concetto e definizione di bipolo. Postulati fondamentali del bipolo. Convenzione dell’utilizzatore e del generatore..
Potenza assorbita e generata in un bipolo. Estensione del concetto di bipolo: doppio bipolo.
Funzione caratteristica di un bipolo e di un doppio bipolo.
4.1.2
Voltmetri e amperometri.
Generalità e richiami sugli strumenti di misura reali: sensibilità, errore di misura, portata, interferenza, banda,
conversione A/D, acquisizione dati. Misurazione della tensione e della corrente. Voltmetri ed amperometri ideali. Definizioni
operative di corrente e tensione in un bipolo mediante amperometri e voltmetri ideali.
Definizione di strumenti ideali di misura: ipotesi di assenza di errore di misura e assenza di interferenza con le grandezze del
sistema.
Amperometri, voltmetri ideali, e modalità di inserimento per la misura delle rispettive grandezze.
Unità di misura per la corrente, tensione e potenza.
Relazione dimensionale fra potenza, tensione e corrente.
Voltmetri ed amperometri a valore efficace.
4.1.3
Il modello circuitale: postulati e proprietà.
Nozione di rete di bipoli. Elementi di topologia delle reti: lati, nodi. Insiemi di taglio e maglie. Matrice di connessione.
Leggi di Kirchhoff delle tensioni e delle correnti (LKT e LKC). Teorema di conservazione della potenza in una rete (solo
enunciato). Suddivisione di una rete in sottoreti e principio di sostituzione (rete equivalente).
4.1.4
Soluzione delle reti.
Concetto di soluzione di una rete. Equazioni indipendenti nelle tensioni. Equazioni indipendenti nelle correnti. Aggiunta
delle funzioni caratteristiche. Bipoli in serie e in parallelo.
4.1.5
4.1.5.1
4.1.5.2
4.1.5.3
4.1.5.4
4.1.5.5
4.1.5.6
4.1.5.7
4.1.5.8
4.1.5.9
Reti lineari resistive.
Definizione di bipolo con funzione caratteristica lineare di ordine zero.
Definizione di rete lineare resistiva.
Funzione caratteristica dei bipoli fondamentali costituenti una rete lineare resistiva: generatori ideali di tensione,
generatori ideali di corrente, resistori ideali, corto circuito ideale, circuito aperto ideale. Carattere di bipolo dei
voltmetri e amperometri.
Simboli grafici. Unità di misura.
Resistori ideali in serie e in parallelo; ripartizione della tensione/corrente in resistori in serie/parallelo.
Teorema della sovrapposizione degli effetti.
Doppi bipoli ideali: funzioni caratteristiche e potenza. Trasformatore ideale. Proprietà della trasparenza della
potenza. Spostamento di bipoli dal primario al secondario.
Il teorema di Thévenin/Norton nelle reti parzialmente lineari resistive: tensione a vuoto, corrente di corto circuito,
resistenza equivalente. Interpretazione grafica del teorema di Thevénin /Norton. Commenti preliminari
sull’importanza del teorema per le applicazioni pratiche. Determinazione dei parametri della rete equivalente
mediante prove e misure.
Esempi applicativi di soluzione di reti lineari resistive.
4.2 Analisi delle reti lineari in regime permanente
4.2.1
4.2.1.1
4.2.1.2
4.2.1.3
4.2.1.4
4.2.1.5
4.2.1.6
4.2.1.7
Soluzione delle reti elettriche lineari.
Definizione di bipolo con funzione caratteristica lineare di ordine uno.
Funzione caratteristica dei principali bipoli con funzione caratteristica lineare di ordine uno, induttori e capacitori
ideali.
Simboli grafici. Unità di misura.
Il sistema lineare fondamentale. Espressione generale della soluzione: integrale generale e integrale particolare.
Definizione di fisica realizzabilità per induttori ideali, capacitori ideali, resistori ideali.
Reti di bipoli fondamentali fisicamente realizzabili: termine transitorio e costanti di tempo, termine di regime
permanente.
Esempi di regimi permanenti: il regime polinomiale, il regime stazionario, il regime sinusoidale isofrequenziale.
Esempi applicativi
Vincenzo Coccorese Corso di Elettrotecnica (SIM). aa 2015/16 (programma definitivo)
Pag. 2/9
4.2.2
4.2.2.1
4.2.2.2
4.2.2.3
4.2.2.4
4.2.2.5
4.2.2.6
4.2.2.7
4.2.2.8
4.2.2.9
4.2.2.10
4.2.2.11
4.2.2.12
Soluzione delle reti lineari in regime sinusoidale.
Definizione di rete lineare in regime sinusoidale isofrequenziale permanente.
Metodo di soluzione nel dominio del tempo.
Valore efficace.
Amperometri e voltmetri ideali a valore efficace.
Metodo di soluzione nel dominio dei numeri complessi (fasori).
Definizione di impedenza e ammettenza di un bipolo.
Rappresentazione vettoriale delle tensioni e correnti sinusoidali.
Impedenza e ammettenza dei resistori, induttori e capacitori ideali. Reattanza.
Impedenze in serie e in parallelo. Partitori di tensione e di corrente.
Risonanza serie e parallelo.
Il teorema di Thévenin/Norton in regime sinusoidale: tensione a vuoto, corrente di corto circuito, impedenza
equivalente.
Esempi applicativi
4.3 Analisi delle reti lineari in regime variabile
4.3.1
4.3.1.1
4.3.1.2
4.3.1.3
4.3.1.4
4.3.1.5
4.3.2
4.3.2.1
4.3.2.2
4.3.2.3
4.3.2.4
4.3.2.5
4.3.2.6
4.3.3
4.3.3.1
4.3.3.2
4.3.3.3
4.3.3.4
Modello generale di una rete RLC
Espressione della soluzione come somma di un integrale generale e di un integrale particolare
Costanti arbitrarie di integrazione
Teorema della fisica realizzabilità
Termine transitorio e termine a regime.
Costanti di tempo
Determinazione delle costanti di integrazione
Grandezze di stato
Energia magnetostatica ed elettrostatica
Continuità delle grandezze di stato.
Condizioni iniziali.
Analisi della rete per t<0
Utilizzo della continuità delle grandezze di stato.
Soluzione di una rete del primo ordine.
Reti RL e RC
Metodo circuitale per il calcolo della costante di tempo
Calcolo della soluzione a regime.
Metodo circuitale per il calcolo delle condizioni iniziali
4.4 Potenze elettriche nelle reti in regime sinusoidale
4.4.1
4.4.1.1
4.4.1.2
4.4.1.3
Bilancio energetico in una rete elettrica in regime sinusoidale permanente.
Significato fisico della potenza elettrica nei bipoli di una rete: Principali grandezze elettriche.
Unità di misura delle principali grandezze elettriche: Ampère (unità di misura fondamentale nel sistema SI), Volt,
Ohm, Watt, Joule (kWh).
Conservazione delle potenze in una rete in regime sinusoidale.
4.4.2
Potenze nei bipoli in regime sinusoidale.
4.4.2.1
4.4.2.2
4.4.2.3
4.4.2.4
4.4.2.5
4.4.2.6
4.4.2.7
4.4.2.8
Potenza istantanea,
Potenza fluttuante
Potenza attiva (o reale o media),
Potenza reattiva,
Potenza apparente (o di dimensionamento)
Fattore di potenza.
Potenza complessa.
Potenze nei resistori, induttori, capacitori ideali.
4.4.3
4.4.4
Wattmetro ideale in regime sinusoidale.
Compensazione della potenza reattiva (rifasamento).
4.5 Il trasformatore
4.5.1
4.5.2
4.5.3
4.5.4
4.5.5
Parametri fondamentali del trasformatore: tensioni e correnti nominali, potenza nominale.
Modello circuitale base del trasformatore: doppio bipolo trasformatore ideale.
Modello circuitale per l’inserimento in una linea: introduzione della resistenza e reattanza
longitudinali.
Caduta di tensione. Calcolo dell’espressione approssimata
Modello RL del trasformatore: impedenza trasversale ed impedenza longitudinale.
Vincenzo Coccorese Corso di Elettrotecnica (SIM). aa 2015/16 (programma definitivo)
Pag. 3/9
4.5.6
4.5.7
Prova a vuoto e in corto circuito.
Rendimento convenzionale. Determinazione dei parametri del circuito equivalente.
4.6 Impianti di distribuzione
4.6.1
4.6.1.1
4.6.1.2
4.6.1.3
4.6.1.4
4.6.1.5
4.6.1.6
4.6.1.7
4.6.1.8
4.6.1.9
4.6.1.10
4.6.1.11
4.6.1.12
Caratteristiche e proprietà fondamentali.
Cenni sulla generazione, trasporto e distribuzione dell’energia elettrica.
Distribuzione monofase e trifase. Vantaggi della distribuzione trifase.
Apparecchiature elettriche e modelli circuitali.
Livelli di tensione.
Linee aeree e in cavo.
Sovratensioni e sovracorrenti.
Corrente di sovraccarico e corrente di corto circuito.
Strumenti di misura.
Limiti di impiego dei materiali conduttori e dei materiali isolanti.
Cabine e quadri elettrici.
Utenze industriali ed utenze civili.
Normativa tecnico-giuridica.
4.6.2
Criteri generali di progettazione delle linee elettriche
4.6.2.1
4.6.2.2
4.6.2.3
4.6.2.4
4.6.2.5
Definizione e modello ohmico-induttivo di una linea.
Espressione approssimata della resistenza di una linea.
Caduta di tensione in una linea.
Massima portata di una linea.
Caduta di tensione ammissibile. Calcolo della sezione della linea.
4.7 Impianti di conversione AC/DC
4.7.1
4.7.2
4.7.3
4.7.4
Generalità sulla conversione alternata/continua.
Il diodo ideale
Il diodo reale: tensione massima inversa e corrente massima diretta
Circuito base di conversione AC/DC.
4.8 Elementi di protezione e sicurezza negli impianti di distribuzione
4.8.1
4.8.1.1
4.8.1.2
4.8.1.3
4.8.2
4.8.2.1
4.8.2.2
4.8.2.3
4.8.2.4
Protezioni contro le sovracorrenti.
Interruttori: tensione e corrente nominali, potere di interruzione.
Relé.
Criteri generali di progettazione delle protezioni: calcolo della corrente di guasto, scelta del potere di interruzione,
coordinamento delle protezioni.
Protezioni contro contatti accidentali.
Cenni sugli impianti di terra.
Resistenza di terra di un dispersore di terra.
Criteri generali di progetto di un dispersore.
Coordinamento del dispersore con gli interruttori. Interruttori differenziali.
Vincenzo Coccorese Corso di Elettrotecnica (SIM). aa 2015/16 (programma definitivo)
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5 Diario del corso
Lezione
23 settembre
2015
1
11:00 - 13:00
Lezione
24 settembre
2015
11:30 - 13:30
Lezione
7 ottobre 2015
11:30 - 12:30
Lezione
8 ottobre 2015
11:30 - 13:30
Lezione
14 ottobre
2015
Introduzione al corso (V: programma provvisorio sul sito web).
Concetto generale di sistema. Concetto di sistema elettrico. Apparecchiature elettriche.
Concetto generale di modello (modelli fisico-geometrici in scala modelli fisico-matematici,
modelli matematico-numerici). Modelli circuitali (modello matematico-numerico di tipo
topologico spazialmente 0-dimensionale).
Grandezze fondamentali del modello circuitale: tensione v(t) e i (t) corrente come funzioni
reali di variabile reale.
Grandezze matematiche del modello e corrispondenti grandezze fisiche tempo, tensione e
corrente.
Descrizione cinematica del movimento di insieme delle cariche. Definizione fisica del vettore
densità di corrente J come densità volumetrica di carica equivalente positiva moltiplicata
per la velocità vettoriale media. Differenza fra modulo della velocità vettoriale media (moto di
insieme) e media dei moduli delle velocità (agitazione termica).
Definizione fisica di intensità della corrente elettrica come flusso del vettore J attraverso una
superficie aperta orientata (in relazione ad un verso di percorrenza della linea di contorno della
superficie. Carattere sia fisico sia convenzionale del segno della corrente.
Definizione fisica di tensione come lavoro fatto sull’unità di carica fra 2 punti A e B collegati
da una linea gamma. Integrale lineare del campo elettrico.
Dimensioni fisiche della tensione. Unità di misura.
Il caso notevole di tensione elettrica indipendente dalla linea gamma: tensione elettrica come
differenza di potenziale elettrico. Campo elettrico conservativo (irrotazionale). Flusso
entrante (o uscente) del vettore J attraverso una superficie chiusa. Il caso notevole del vettore J
solenoidale.
Applicazione dell’ipotesi di J solenoidale per la definizione della corrente in una struttura
filiforme.
Modello 0-D dell’apparecchiatura: definizione di N-polo.
Correnti e tensioni nell’N-polo.
Postulato sulle correnti dell’N-polo. Correnti entranti o uscenti: ike=-iku per il generico
terminale. SUM(+-ik)=0. Gradi di libertà (N-1) delle correnti in un N-polo.
Caso particolare del bipolo.
Postulato sulle tensioni dell’N-polo. Morsetto di riferimento. Tensione di ciascun morsetto (vi)
rispetto a quello scelto come riferimento. Tensione fra due generici morsetti (vij=vi-vj).
vhk=-Vkh. SUM (vhk)=0. Gradi di libertà (N-1) delle tensioni in un N-polo.
I due postulati dell’N-polo come conseguenza delle ipotesi fisiche formulate.
Voltmetro ideale come strumento ideale di misura della tensione.
Limiti tecnologici del campo elettrico nei mezzi materiali (Emax).
Limiti tecnologici della densità di corrente elettrica nei mezzi materiali (Jmax).
Concetto di apparecchiatura elettrica come superficie chiusa sulla quale si individuano un
insieme finito di piccole (ripetto alla superficie totale) aree (morsetti o terminali) attraverso i
quali le cariche elettriche possono entrare (o uscire) dall’apparecchiatura).
Modello circuitale di una apparecchiatura elettrica. Ipotesi fisiche: i) conservazione della
carica elettrica all’interno della superficie geometrica delimitante l’apparecchiatura; ii) campo
elettrico irrotazionale nello spazio esterno all’apparecchiatura.
Caso particolare del bipolo.
Convenzione dell’utilizzatore e del generatore in un bipolo.
Convenzione dell’utilizzatore e del generatore in un N-polo.
Definizione di potenza utilizzata (assorbita) e potenza generata (erogata) in un bipolo.
Potenza assorbita o generata in un N-polo.
Lezione sospesa alle12.30 causa allarme terremoto zona flegrea.
Funzione caratteristica
LKT e LKC. Tableau.
Albero e coalbero.
Reti RLC.
Vincenzo Coccorese Corso di Elettrotecnica (SIM). aa 2015/16 (programma definitivo)
Pag. 5/9
11:30 - 13:30
Lezione
15 ottobre
2015
11:30 - 13:30
Lezione
21 ottobre
2015
11:30 - 13:30
Lezione
22 ottobre
2015
11:30 - 13:30
Lezione
28 ottobre
2015
11:30 - 13:30
Lezione
29 ottobre
2015
11:30 - 13:30
Lezione
4 novembre
2015
9:00 - 11:00
Lezione
5 novembre
2015
9:00 - 11:00
Lezione
11 novembre
2015
9:00 - 11:00
Lezione
11 novembre
2015
9:00 - 11:00
Lezione
18 novembre
2015
9:00 - 11:00
Tecniche numeriche risolutive: metodo di Cramer, metodo di sostituzione. Inadeguatezza del
metodo di Cramer per sistemi di ordine elevato.
Esempio applicativo.
Scrittura semplificata del sistema fondamentale di una rete resistiva.
Esempio applicativo.
Concetto di equivalenza fra sottoreti a configurazione bipolare. Caratteristica esterna di una
sottorete a configurazione bipolare.
Applicazione al caso dei resistori in serie e parallelo.
Partitori di tensione e di corrente.
Teorema della sovrapposizione degli effetti per le reti di bipoli lineari. Interpretazione
circuitale del teorema. Discussione sulla portata del teorema.
Dimostrazione della proprietà di sovrapposizione degli effetti come conseguenza della regola
di Cramer per la soluzione dei sistemi di equazioni lineari.
Definizione operativa di tensione e corrente: amperometri, voltmetri, e modalità di inserimento
per la misura delle rispettive grandezze.
Teorema di Thévenin/Norton (solo enunciato): ipotesi (sottorete lineare L connessa ad una
sottorete generica N). Tesi del teorema (versione Thévenin): e0 come tensione a vuoto, Req
come resistenza equivalente alla sottorete L resa passiva (cioè annullando i generatori, cioè
sostituendo ad essi cortocircuiti/circuiti aperti).
Espressione della resistenza equivalente come rapporto fra tensione a vuoto e corrente di corto
circuito.
Portata del teorema di Thévenin/Norton: caratterizzazione di una sottorete mediante misure a
vuoto e in corto circuito (ovvero l’equazione lineare del bipolo di Thévenin può essere
individuata con due punti qualsiasi, in particolare a vuoto e in cc).
Rappresentazione grafica del teorema di Thévenin/Norton. Applicazione alla soluzione di reti
parzialmente non lineari.
Teorema di Thevenin: esempio applicativo.
Teorema di Tellegen (solo enunciato). Conservazione della potenza in una rete di bipoli.
Bilancio energetico del bipolo.
Metodo del potenziale ai nodi. Formula di Millman.
Teorema di non amplificazione
Modello fondamentale di una rete RLC
Teorema della fisica realizzabilità
Soluzione a regime e termine transitorio
Metodo fasoriale.
Metodo fasoriale: esempio applicativo.
Impedenza. Ammettenza. Reattanza.
Valore efficace delle funzioni periodiche.
Amperometri a valore efficace.
Potenze in regime sinusoidale
Wattmetro
Compensazione della potenza reattiva
Risonanza
Curva di risonanza
Quadripoli e doppi bipoli
Linea ideale
Trasformatore ideale.
Accoppiamento mutuo ideale
Vincenzo Coccorese Corso di Elettrotecnica (SIM). aa 2015/16 (programma definitivo)
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Lezione
19 novembre
2015
11:30 - 13:30
Lezione
25 novembre
2015
Potenza nei doppi bipoli.
Trasparenza della potenza in un Trasformatore ideale.
Condizioni per l'equivalenza di un accoppiamento mutuo con un trasformatore ideale.
Adattamento delle impedenze
Isolamento ohmico
Circuito equivalente accoppiamento mutuo.
9:00 - 11:00
Lezione
26 novembre
2015
Componenti fisici R,C,L,M. Leggi di scala e limti di utilizzo dei materiali (JMAX, EMAX,
BMAX). Materiali ferromagnetici: non linearità, saturazione, isteresi. Perdite per isteresi e
correnti parassite.
11:30 - 13:30
Lezione
2 dicembre
2015
Generalità sul trasformatore.
Potenza nominale, tensioni nominali.
Circuito equivalente LR del trasformatore reale.
9:00 - 11:00
Lezione
3 dicembre
2015
11:30 - 13:30
Lezione
9 dicembre
2015
11:30 - 13:30
Lezione
10 dicembre
2015
11:30 - 13:30
Lezione
16 dicembre
2015
9:00 - 11:00
Lezione
17 dicembre
2015
Caduta tensione in una linea. Criteri di progetto di una linea. Caduta di tensione ammissibile.
Verifica termica.
Prove a vuoto e in cc nel trasformatore.
Determinazione dei parametri del circuito equivalente del trasformatore reale.
Dati di targa del trasformatore.
Rendimento del trasformatore, Rendimento convenzionale.
Transitori del primo ordine. Grandezze di stato
Convertitori AC/DC . Diodo ideale e diodo reale. Corrente massima diretta e tensione
massima inversa.
Dispersore di terra.
Criteri di progetto di un dispersore di terra. Tensione di passo e di contatto. Normativa.
Interruttori. Tensione e corrente nominali. Potere nominale. Criteri di scelta di un interruttore.
9:00 - 11:00
6 Testi consigliati
Per la vastità della materia trattata si consiglia vivamente di seguire assiduamente e diligentemente le lezioni, anche al
fine di raggiungere una preparazione sufficientemente equilibrata sui vari argomenti, con una chiara percezione del diverso
peso specifico degli stessi. Gli appunti presi a lezione vanno poi integrati con lo studio di libri di testo a livello universitario
sugli argomenti trattati. Fra i libri di testo contenenti gli argomenti trattati a lezione, si segnalano i seguenti (tutti disponibili
per consultazione presso la biblioteca interdipartimentale dei dip.ti di ingegneria elettrica ed elettronica, in Via Claudio 21):
M. De Magistris e G. Miano, Circuiti, ed. Springer (trattazione approfondita dei circuiti)
M. Guarnieri, A. Stella: Principi ed Applicazioni di Elettrotecnica Voll. I e II, Ed. Progetto Padova (esaustiva
copertura degli argomenti in programma)
Vincenzo Coccorese Corso di Elettrotecnica (SIM). aa 2015/16 (programma definitivo)
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Per una adeguata preparazione dell’esame è inoltre necessario saper risolvere semplici esercizi e problemi, con
elaborazioni analitiche e numeriche, con particolare riferimento alla soluzione delle reti. A questo scopo, oltre agli esempi ed
esercizi trattati a lezione, che in ogni caso ne esauriscono la tipologia, sono ampiamente sufficienti gli esempi applicativi
illustrati nei testi di cui sopra. Gli allievi possono poi scaricare dal sito numerosi esercizi svolti del tipo di quelli trattati nel
corso. E’ inoltre disponibile la soluzione dei problemi proposti in molte sedute d’esame. Si richiama tuttavia l’attenzione
dell’allievo sul fatto che scopo principale dell’esercizio è la dimostrazione della capacità di saper coscientemente e
criticamente utilizzare le nozioni teoriche acquisite. In tal senso uno sforzo teso alla risoluzione di un gran numero di esercizi,
con l’obiettivo di acquisire una manualità non confortata da adeguata sicurezza di conoscenza degli strumenti teorici, potrebbe
addirittura risultare controproducente ai fini del superamento dell’esame, poiché una eccessiva polarizzazione sul problema di
“trovarsi numericamente” in qualche modo con la soluzione potrebbe distogliere l’attenzione sui reali motivi alla base delle
difficoltà incontrate.
7 Modalità d’esame
Nella generalità dei casi, le condizioni necessarie per un esito ottimale dell’accertamento di profitto sono: i) il possesso
dei prerequisiti di cui al punto 3; ii) aver frequentato con assiduità e diligenza il corso; iii) aver dedicato all’attività di studio, in
modo omogeneo sui vari argomenti, circa 150 ore (comprensive delle ore dedicate alla frequenza). Nel caso l’allievo, nel corso
della preparazione, abbia dubbi o necessiti comunque di chiarimenti su argomenti specifici, potrà rivolgersi al docente titolare
del corso.
Si rammenta agli allievi che il possesso dei prerequisiti ha un significato sostanziale e non formale. Pertanto il
mancato possesso dei prerequisiti, qualora evidenziato in sede d’esame, costituisce motivazione sufficiente per il non
superamento dell’esame.
L’accertamento del profitto dell’allievo, effettuato da parte di una Commissione di norma presieduta docente titolare
del corso, ha lo scopo di valutare la preparazione individuale raggiunta dall’allievo, con una votazione espressa in trentesimi.
L’accertamento avrà avuto esito positivo se l’allievo avrà riportato una votazione di almeno diciotto trentesimi.
Per essere ammesso a sostenere l’esame, l’allievo dovrà obbligatoriamente compilare il modulo di prenotazione inserito
nel sito www.elettrotecnica.unina.it, nel quale sono tra l’altro indicati termini e scadenze. Non saranno ammessi a sostenere
l’esame allievi non prenotati. La prenotazione dovrà essere fatta sia per la prova scritta, sia per la prova orale.
La Commissione esaminatrice non è in alcun modo responsabile per l’eventuale successivo annullamento dell’esame da
parte della Segreteria Studenti (ad es. per mancato pagamento delle tasse scolastiche, mancato superamento di esami
propedeutici o altri motivi di irregolarità imputabili ad inadempienze dell’allievo).
Scopo dell’esame è accertare la conoscenza da parte dell'allievo degli strumenti di analisi appresi durante il corso e
della capacità di impiegarli efficacemente nella risoluzione di semplici problemi tecnici. A tale scopo, l’esame consiste in una
prova scritta, alla quale, se valutata sufficiente, seguirà un colloquio orale. Il colloquio orale consisterà nella discussione
dell'elaborato e in una opiù domande sugli argomenti di teoria contenuti nel programma.
Ferma restando la piena libertà ed autonomia della Commissione di effettuare l’accertamento di profitto nel modo
ritenuto più opportuno, per utile informazione nel successivo paragrafo viene illustrata la procedura d’esame che viene
generalmente seguita.
8 Procedura d’esame e criteri di valutazione
Per essere ammesso alla prova scritta l’allievo, deve recare con sé un valido documento di riconoscimento (libretto universitario,
carta di identità, passaporto, ecc.) e risultare nell’elenco dei prenotati. Al fine di consentire all’allievo di verificare il proprio inserimento fra i
prenotati, l’elenco viene periodicamente aggiornato ed inserito nel sito www.elettrotecnica.unina.it. In tale sito viene anche comunicata la
data, ora ed aula nella quale avrà luogo la prova scritta. Sul sito sono anche comunicate le date previste per la prova orale, per la quale gli
allievi potranno prenotarsi solo dopo aver superato la prova scritta
All’ora prevista per la prova scritta, si procede all'appello nominativo degli allievi prenotati ed ai presenti viene distribuito un foglio
con il testo di n. 2 problemi richiedenti l’esposizione di un procedimento ed il calcolo di uno o più risultati numerici.
Tutti i fogli utilizzati per la prova scritta dovranno essere consegnati al termine della prova. Non è consentita la consultazione di
alcuna forma di libri o appunti. E' consentito solo l'uso di semplici calcolatrici di tipo scientifico. I problemi proposti riguarderanno le reti
elettriche (da risolvere mediante l'applicazione delle tecniche risolutive apprese durante il corso per reti lineari resistive, reti in regime
sinusoidale permanente, transitori del I ordine).
Per la prova è assegnato un tempo massimo complessivo di 3 ore.
L’elaborato sarà sottoposto a valutazione analitica solo se l'allievo avrà svolto entrambi i problemi proposti. Al fine di non
appesantire le operazioni di calcolo sarà considerata come corretta una risposta numerica se lo scostamento rispetto al valore esatto è
compatibile con uno sviluppo dei calcoli con 4 cifre significative.
Gli elaborati ammessi alla valutazione saranno giudicati sufficienti ai fini dell’ammissione alla prova orale solo se l’allievo avrà
svolto entrambi gli esercizi proposti, esponendo con chiarezza ed ordine metodologico il procedimento di soluzione adottato. Gli elaborati
con forte carenza di completezza o contenenti gravi errori concettuali saranno giudicati insufficienti.
Vincenzo Coccorese Corso di Elettrotecnica (SIM). aa 2015/16 (programma definitivo)
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Per poter essere ammesso alla prova orale, l'allievo dovrà aver ricevuto una valutazione sufficiente della prova scritta.
L'ammissione alla prova orale non comporta necessariamente il superamento dell'esame.
L'eventuale ritiro dell'allievo è considerato come esame sostenuto con esito negativo.
In caso di rifiuto della votazione o di esito negativo, di norma l'esame non potrà essere ripetuto prima che siano trascorsi almeno 30
giorni.
La valutazione della prova scritta terrà quindi conto dei seguenti aspetti: i) livello di completezza dello svolgimento; ii) numero ed
entità degli errori concettuali; iii) impostazione logica dello svolgimento; iv) adeguatezza del metodo risolutivo adottato; v) correttezza dei
risultati numerici; vi) ordine e chiarezza di svolgimento.
La valutazione della prova, se positiva, è articolata su quattro livelli qualitativi (indicati con le lettere A,B,C,D; molto buona (A),
buona (B), più che sufficiente (C), appena sufficiente (D).
Terminata la valutazione degli elaborati, la Commissione pubblicherà sul sito la lista degli allievi ammessi alla prova orale. Detti
allievi potranno quindi prenotarsi per la prova orale (in una delle sedute già indicate sul sito). In ogni caso la validità della valutazione
acquisita non potrà andare oltre la durata dell'anno accademico. Qualora gli studenti ammessi all'orale ritengano la valutazione acquisita non
adeguata alla propria preparazione, potranno rifiutarla, prenotandosi per una successiva prova scritta. In tal caso non si serberà alcuna
memoria della precedente prova.
In sede di prova orale, gli allievi dovranno:
i)
esporre con proprietà di linguaggio tecnico ed in modo logicamente ordinato gli argomenti teorici oggetto di domanda o di
discussione;
ii) dimostrare di aver assimilato in maniera critica e cosciente (cioè non in modo meramente mnemonico) gli aspetti
concettuali della disciplina
La valutazione del colloquio orale terrà quindi analiticamente conto dei seguenti aspetti: i) livello e profondità di conoscenza
dell’argomento oggetto di domanda; ii) capacità di esporre in modo sintetico e chiaro; iii) capacità di organizzare logicamente l’esposizione.
Per il superamento dell’esame l’allievo dovrà avere riportato una valutazione sufficiente sia per la prova scritta sia per la prova orale.
Sarà attribuita una unica votazione che terrà pariteticamente conto sia della prova scritta sia della prova orale.
Gli allievi che non hanno superato l’esame, come pure coloro che non hanno accettato la votazione attribuita, potranno ritirare il
proprio elaborato.
Tutti gli avvisi ed informazioni sul corso sono resi noti mediante inserimento nel sito
www.elettrotecnica.unina.it.
Vincenzo Coccorese Corso di Elettrotecnica (SIM). aa 2015/16 (programma definitivo)
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