ELETTROTECNICA (3+2) – Diario delle lezioni 2003 INGEGNERIA CHIMICA - ordinamento “3+2” - A. A. 2002 – 2003 DIARIO DEL CORSO DI ELETTROTECNICA del prof. ing. Giulio Fabricatore N 1 DATA LUN 10-3-03 Richiami di elettromagnetismo: campo elettrico stazionario e sue proprietà fondamentali Tensione elettrica e d.d.p.; voltmetro ideale; convenzioni grafiche Campo densità di corrente e sue proprietà: corrente stazionaria. Legge di Ohm e legge di Joule ai valori specifici Resistività e conducibilità: unità di misura Corrente stazionaria: campo elettromotore Generatore di f.e.m. Resistenza elettrica Modello filiforme; amperometro ideale ARGOMENTI delle LEZIONI ORE 2 2 MERC 12-3-03 Resistività e temperatura; coefficiente di temperatura Valori tipici di resistività e coefficiente termico per materiali caratteristici Parametri concentrati: dimensioni “elettriche” e frequenza limite Bipoli: definizioni, tipi e caratteristiche. Convenzioni sui bipoli Bipoli fondamentali: i generatori (di tensione e di corrente), resistore, cortocircuito ideale, circuito aperto ideale Circuiti e reti; lati e nodi, anelli e maglie Analisi delle reti: considerazioni topologiche: albero e coalbero, anelli e maglie; sistema completo di maglie indipendenti 3 LUN 17-3-03 Bipoli equivalenti Leggi di Kirchhoff. Esempio di applicazione delle Leggi di K. a un frammento di rete Primi esempi numerici di applicazione delle leggi di Kirchhoff Resistori in serie o in parallelo Partitore di tensione 2 4 MERC 19-3-03 Potenziometro e reostato Partitore di corrente. Stella e triangolo di resistori: formule di trasformazione Generatori reali: pile e accumulatori, capacità delle pile, rendimento di carica, rendimento in energia Resistenza interna; generatore reale di tensione e caratteristica grafica Massimo rendimento e massima potenza trasferita al carico (carico adattato) Equivalenza fra generatori reali di tensione generatori reali di corrente Corollari delle leggi di Kirchhoff Teorema di Tellegen: conservazione delle potenze virtuali 2 5 LUN 24-3-03 Altri esempi numerici di risoluzione di reti Linearità delle reti e sovrapposizione degli effetti Teorema di Thévenin: enunciato e considerazioni applicative Regime sinusoidale: grandezze caratteristiche, legge di Ohm ai valori istantanei Introduzione ai numeri complessi 2 6 MERC 26-3-03 Elementi di algebra complessa Metodo fasoriale Esempi di trasformazione fasoriale Diagrammi fasoriali Legge di Ohm in forma fasoriale Reattanza, Suscettanza, Impedenza e Ammettenza Considerazioni sull'impedenza; l'angolo di sfasamento tensione-corrente 2 7 LUN 31-3-03 Calcolo di impedenze equivalenti Potenze in regime sinusoidale; potenze assorbite da R, L e C Strumenti in c. a.: voltmetro, amperometro e wattmetro. 2 2 ELETTROTECNICA (3+2) – Diario delle lezioni 2003 Cenni ai componenti "reali": parametri "parassiti" Generatori reali di tensione: adattamento di impedenza Esempi numerici di risoluzione di reti in regime sinusoidale 8 MERC 2-4-03 Rifasamento: natura del problema Reti con generatori a frequenza diversa Elementi di analisi in frequenza: Risonanza serie: Z(ω), I(ω), ϕ(ω) Fattore di merito Aspetti positivi e rischi della risonanza Risonanza parallelo Esempi numerici di risoluzione di reti in regime sinusoidale 2 9 LUN 7-4-03 Esempi numerici di risoluzione di reti in regime sinusoidale RETI TRIFASI Definizioni preliminari Tensioni stellate e concatenate - Correnti di linea Unicità del centro stella 2 10 MERC 9-4-03 Reti a triangolo: correnti di lato; triangolo delle correnti Funzione del Neutro nella distribuzione in bassa tensione Potenze trifasi; cosϕ Vantaggi delle linee trifasi Misura della potenza attiva trifase; metodo Aron Esempi numerici di risoluzione di reti trifasi simmetriche ed equilibrate 2 11 LUN 14-4-03 Generalità sulle reti simmetriche e squilibrate: ruolo del neutro Esempio numerico Formula di Millmann Vettore spostamento centro stella; esempio numerico 2 12 LUN 28-4-03 Modello della magnetostatica Alcuni campi significativi Filo indefinito Conduttore massiccio Lamina di corrente Tensione magnetica Flusso autoconcatenato e coefficiente di autoinduzione Circuiti mutuamente accoppiati: coefficiente di mutua induzione e convenzioni grafiche Legge dell'induzione F.e.m. dovuta a movimento: il generatore Forza di Lorentz Forza elementare su filo percorso di corrente 2 13 MERC 30-04-03 Effetti ponderomotori e sforzi elettrodinamici Strizione magnetica (pinch effect) Sforzi elettrodinamici Coppia su una spira rotante Ferromagnetismo: curva di magnetizzazione Isteresi e perdite per isteresi Riluttanza magnetica Reti magnetiche Leggi di Hopkinson Elettromagnete: problema diretto e inverso Cenni alle perdite per correnti parassite 2 14 LUN 05-05-03 Cenni all'effetto pelle Riluttanza complessa Flussi medi di auto e mutua induzione Accoppiamento perfetto; coefficiente di accoppiamento Reti equivalenti per circuiti perfettamente accoppiati Corrente magnetizzante Il trasformatore ideale e sue proprietà Reti equivalenti per circuiti non perfettamente accoppiati 2 ELETTROTECNICA (3+2) – Diario delle lezioni 2003 15 MERC 07-05-03 Circuiti accoppiati su ferro: ipotesi semplificative Rimozione delle ipotesi semplificative e rete equivalente del trasformatore reale: parametri longitudinali e trasversali Caratteristiche costruttive del trasformatore Tensione, corrente e potenza nominali del trasformatore Corrente a vuoto distorta 2 16 LUN 19-05-03 Reti equivalenti semplificate Rendimento convenzionale e giornaliero Misura del rendimento: cenni alle prove sui trasformatori Cenni ai trasformatori trifasi; gruppo Cenni al parallelo dei trasformatori Trasformatore separatore 2 17 MERC 21-05-03 Cenni all’autotrasformatore: principio di funzionamento, convenienza economica e precauzioni d’uso 2 MOTORE ASINCRONO: Principio di funzionamento Scorrimento Curve di campo di un avvolgimento monofase Campo pulsante e sua scomposizione Velocità di sincronismo e numero di coppie polari Campo rotante netto di un avvolgimento bifase e di uno trifase Caratteristiche costruttive: statore, rotore, cave, raffreddamento. 18 LUN 26-05-03 Tensione, corrente e frequenza rotoriche Rete equivalente "complessiva" Cenni al bilancio delle potenze Coppia e caratteristica meccanica; analisi della “caratteristica” Avviamento del motore asincrono: Ad anelli A gabbia semplice A doppia gabbia 2 19 MERC 28-05-03 Motore asincrono a cave profonde Cenni a regolazione della velocità e frenatura Cenni al motore asincrono monofase: caratteristica meccanica; avviamento a sdoppiamento di fase e a poli tagliati 2 MACCHINA A CC: principio di funzionamento, collettore f.e.m. istantanea ondulazione residua e numero di lamelle F.e.m. media della dinamo Posizione delle spazzole e valore della f.e.m. media 20 MERC 4-6-03 Caratteristiche costruttive: Statore Rotore Collettore Spazzole Dinamo a vuoto: l'anello di Pacinotti F.e.m. alle spazzole e curva di campo Asse neutro Indotto a tamburo Macchine multipolari: caratteristiche e vantaggi Dinamo sotto carico: reazione d'armatura, conseguenze e rimedi Cenni alla commutazione: effetti, rischi e rimedi 2 ELETTROTECNICA (3+2) – Diario delle lezioni 2003 21 LUN 9-6-03 Coppia “elettromagnetica” (resistente o motrice) Cenni all’autoeccitazione della macchina a c.c. Motore a c.c.: principio di funzionamento; senso di rotazione e tipo di eccitazione Reazione di armatura e commutazione F.c.e.m. e reostato di avviamento “Caratteristiche” dei motori a c.c. Cenni all’avviamento e alla regolazione di velocità 2 MISURE ELETTRICHE: generalità e classificazioni Errori e loro cause più comuni Autoconsumo Qualità degli strumenti; classi di precisione 22 MERC 11-6-03 Principio di funzionamento degli strumenti: - magnetoelettrici - a ferro mobile - elettrodinamici IMPIANTI ELETTRICI: centrali di produzione, tipologie e problemi connessi; cenni alle fonti alternative Linee di trasmissione: materiali, disposizioni, supporti; effetto “corona” Isolatori Schemi unifilari Sovratensioni e sovracorrenti: tipi e cause Scaricatori Interruttori, contattori e sezionatori Relè amperometrici, voltmetrici, termici, magnetotermici: descrizione e curve di intervento Relè differenziale: principio di funzionamento, tipi, sensibilità e modalità di impiego Fusibili 2 23 LUN 16-6-03 Reti di distribuzione in b. t.: strutture aperte o chiuse Gestione del neutro in b. t.: reti TT, TN-S, TN-C, IT Cabine di distribuzione: tipologie e raggio di azione Cavi e conduttori, isolanti, codice dei colori, modalità di posa e portata Cenni al calcolo di progetto e di verifica delle reti di distribuzione in b.t.: reti aperte e reti chiuse SICUREZZA ELETTRICA: prime nozioni Effetti della corrente sul corpo umano Tipi di contatto (diretto, indiretto) Tipi di isolamento 2 ORE TOTALI 46