Syllabus - Paolo Gubian

Testi del Syllabus
Resp. Did.
GUBIAN Paolo
Matricola:
Anno offerta:
2016/2017
Insegnamento:
703038 - ELETTROTECNICA
Corso di studio:
05751 - INGEGNERIA DELL'AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
Anno regolamento:
2015
CFU:
6
Settore:
ING-IND/31
Tipo Attività:
C - Affine/Integrativa
Anno corso:
2
Periodo:
primo semestre
001340
Testi in italiano
Lingua insegnamento
Italiano
Contenuti
Elementi di teoria e analisi dei circuiti.
Principi e struttura delle principali applicazioni elettromeccaniche.
Programma
***** Fondamenti di Analisi dei Circuiti *****
Grandezze elettriche. Leggi di Kirchhoff. Potenza e teorema di Tellegen. Resistori e
generatori. Connessioni serie e parallelo di resistori. Partitore di tensione e di
corrente. Analisi in regime stazionario: metodo nodale canonico e modificato,
metodo degli anelli canonico e modificato. Teoremi di sovrapposizione e di
Thévenin/Norton per circuiti resistivi. Amplificatori operazionali ideali. Doppi bipoli
lineari e loro rappresentazioni.
Condensatori e induttori lineari. Energia di condensatori e induttori. Circuiti RC e
RL: evoluzione libera, risposta al gradino, risposta completa. Circuiti RLC. Calcolo
di condizioni iniziali. Scrittura e risoluzione delle equazioni differenziali risolventi.
Risonanza.
Analisi in regime sinusoidale: fasori, impedenza, ammettenza, metodi dei nodi e
degli anelli. Potenza media, potenza reattiva e potenza complessa. Teorema sul
massimo trasferimento di potenza media, rifasamento. Circuiti trifase. Potenza nei
circuiti trifase.
***** Campi elettromagnetici a bassa frequenza e macchine elettriche *****
Richiami di campi elettromagnetici per l'ingegneria. Materiali magnetici e loro
proprietà. Circuiti magnetici e loro analogia elettrica. Induzione elettromagnetica.
Accoppiamento induttivo: auto e mutua induttanza. Analisi semplificata di nuclei
magnetici, circuiti magnetici e loro analogia elettrica. Traferri. Trasformatori e loro
circuiti equivalenti.
Trasduzione elettromeccanica: trasduttori di traslazione e di rotazione. Principi di
funzionamento delle macchine elettriche rotanti; cicli di trasformazione e condizioni
di esistenza. Macchina a corrente continua e circuiti equivalenti. Macchina sincrona.
Macchine asincrone e loro circuiti equivalenti. Scorrimento.
Libri di testo/Libri
consigliati (vedere “?” al
fine dell’acquisizione dei
libri allo SBA)
Si consiglia uno dei seguenti libri di testo:
C.K.Alexander, M.N.O.Sadiku - Circuiti elettrici, 2 ed - McGraw-Hill, 2004 oppure
3ed 2006 (tratta solo la parte relativa ai circuiti)
G.Rizzoni - Elettrotecnica, principi e applicazioni 3.a ed. - McGraw-Hill
2011
V.Daniele, A.Liberatore, R.Graglia, S.Manetti - Elettrotecnica - Monduzzi Editore,
Bologna, III edizione, Novembre 2005
R.Schifani, S.Ferruggia Bonura - Fondamenti di Elettrotecnica - Hoepli 2013
Informazioni aggiuntive sul corso, materiale didattico integrativo e testi dei temi
d'esame sono disponibili sulla piattaforma didattica Moodle, nella Comunità
Didattica relativa al corso.
Obiettivi formativi
Lo studente acquisisce la capacità di analizzare semplici circuiti.
Ciò risulta propedeutico alla conoscenza, a cui è dedicata la seconda parte
del modulo, dei principi di funzionamento dei più importanti apparati di
conversione dell'energia di tipo elettromeccanico.
Al termine del corso lo studente è in grado di comprendere e valutare in forma
semplificata un sistema elettrico/elettromeccanico dal punto di vista delle
conversioni energetiche.
Prerequisiti
Calcolo differenziale ed integrale elementare
Equazioni differenziali lineari
Algebra delle matrici
Introduzione alla fisica dell'elettromagnetismo
Metodi didattici
Lezioni ordianrie.
Esercitazioni numeriche in aula.
Modalità di verifica
dell'apprendimento
L'esame consiste in una prova scritta articolata in diversi tipi di quesiti, seguita da
un eventuale colloquio orale.
Programma esteso
***** Fondamenti di Analisi dei Circuiti *****
Grandezze elettriche. Leggi di Kirchhoff. Potenza e teorema di Tellegen. Resistori e
generatori. Connessioni serie e parallelo di resistori. Partitore di tensione e di
corrente. Analisi in regime stazionario: metodo nodale canonico e modificato,
metodo degli anelli canonico e modificato. Teoremi di sovrapposizione e di
Thévenin/Norton per circuiti resistivi. Amplificatori operazionali ideali. Doppi bipoli
lineari e loro rappresentazioni.
Condensatori e induttori lineari. Energia di condensatori e induttori. Circuiti RC e
RL: evoluzione libera, risposta al gradino, risposta completa. Circuiti RLC. Calcolo
di condizioni iniziali. Scrittura e risoluzione delle equazioni differenziali risolventi.
Risonanza.
Analisi in regime sinusoidale: fasori, impedenza, ammettenza, metodi dei nodi e
degli anelli. Potenza media, potenza reattiva e potenza complessa. Teorema sul
massimo rasferimento di potenza media, rifasamento. Circuiti trifase. Potenza nei
circuiti trifase.
***** Campi elettromagnetici a bassa frequenza e macchine elettriche *****
Richiami di campi elettromagnetici per l'ingegneria. Materiali magnetici e loro
proprietà. Circuiti magnetici e loro analogia elettrica. Induzione elettromagnetica.
Accoppiamento induttivo: auto e mutua induttanza. Analisi semplificata di nuclei
magnetici, circuiti magnetici e loro analogia elettrica. Traferri. Trasformatori e loro
circuiti equivalenti.
Trasduzione elettromeccanica: trasduttori di traslazione e di rotazione. Principi di
funzionamento delle macchine elettriche rotanti; cicli di trasformazione e condizioni
di esistenza. Macchina a corrente continua e circuiti equivalenti. Macchina sincrona.
Macchine asincrone e loro circuiti equivalenti. Scorrimento.
Testi in inglese
Lingua insegnamento
Italian
Contenuti
Basic linear circuit theory and analysis.
Principles and foundations of electromechanical systems.
***** Elements of Circuit Analysis *****
Electrical quantities, Kirchhoff laws, Power and Tellegen's theorem, Resistors and
sources, Series and parallel connections of resistances, voltage and current divider.
DC analysis: canonical and modified nodal analysis, canonical and modified mesh
analysis. Superposition theorem, Thevenin/Norton theorem for resistive circuits.
Ideal operation amplifier. Resistive two-ports and their representations.
Linear capacitors and inductors. Stored energy. RC and RL circuits: source-free
evolution, step response, complete response. RLC circuits: initial conditions.
Derivation and solution of circuit differential equations. Resonance.
Steady-state sinusoidal analysis: phasors, impedance, admittance, node and mesh
analysis. Average, reactive and complex power. Maximum average power transfer
theorem. Three-phase circuits and their power ratings.
***** Low-frequency electromagnetic fields and Electric Machines *****
Review of electromagnetic fields in engineering. Magnetic materials and their
properties. Magnetic circuits and electrical analogy. Electromagnetic induction.
Inductive coupling: auto- and mutual inductance. Simplified analysis of magnetic
nucleuses. Gaps. Transformers and their equivalent circuits. Electro-mechanical
transduction: translation and rotation transducers. Principles of rotating electrical
machines; tansformation cycles and existence conditions. DC machines and
equivalent circuits. Synchronous machines. Induction machines and equivalent
circuits. Slip in an induction machine.
Libri di testo/Libri
consigliati (vedere “?” al
fine dell’acquisizione dei
libri allo SBA)
We suggest you study on one of the following texts:
C.K.Alexander, M.N.O.Sadiku - Electric Circuits, 2nd or 3rd ed - McGraw-Hill
(coverage limited to circuit analysis, need another text for electromechanics)
G.Rizzoni - Principleas and Applications of Electrical Engineering - McGraw-Hill
V.Daniele, A.Liberatore, R.Graglia, S.Manetti - Elettrotecnica - Monduzzi Editore,
Bologna, III edizione, Novembre 2005
R.Schifani, S.Ferruggia Bonura - Fondamenti di Elettrotecnica - Hoepli 2013
Additional information, lecture notes and full text of past exams are available on the
Moodle portal.
Obiettivi formativi
Students learn how to analyze simple circuits.
This ability will be put to use in the second part of the module, where we will cover
the principles underlying many important electro-mechanical energy conversion
systems.
At the end of the course, students will be able to comprehend and evaulate in a
simplified form an electrical/electro-mechanical system from an energy conversion
point of view.
Prerequisiti
Basic calculus
Integrals
Linear differential equations
Matrix algebra
Elementary electromagnetic field theory
Metodi didattici
Standard lectures.
Practice lectures with complete solution of problems.
Modalità di verifica
dell'apprendimento
Written test (approx. 2 hours)
Optional oral discussion
Programma esteso
***** Elements of Circuit Analysis *****
Electrical quantities, Kirchhoff laws, Power and Tellegen's theorem, Resistors and
sources, Series and parallel connections of resistances, voltage and current divider.
DC analysis: canonical and modified nodal analysis, canonical and modified mesh
analysis. Superposition theorem, Thevenin/Norton theorem for resistive circuits.
Ideal operation amplifier. Resistive two-ports and their representations.
Linear capacitors and inductors. Stured energy. RC and RL circuits: source-free
evolution, step response, complete response. RLC circuits: initial conditions.
Derivation and solution of circuit differential equations. Resonance.
Steady-state sinusoidal analysis: phasors, impedance, admittance, node and mesh
analysis. Average, reactive and complex power. Maximum average power transfer
theorem. Three-phase circuits and their power ratings.
***** Low-frequency electromagnetic fields and Electric Machines *****
***** Campi elettromagnetici a bassa frequenza e macchine elettriche *****
Review of electromagnetic fields in engineering. Magnetic materials and their
properties. Magnetic circuits and electrical analogy. Electromagnetic induction.
Inductive coupling: auto- and mutual inductance. Simplified analysis of magnetic
nucleuses. Gaps. Transformers and their equivalent circuits. Electro-mechanical
transduction: translation and rotation transducers. Principles of rotating electrical
machines; tansformation cycles e existence conditions. DC machines and
equivalent circuits. Synchronous machines. Induction machines and equivalent
circuits. Slip in an induction machine.