INDICE
Prefazione
Autori
Ringraziamenti dell’Editore
Capitolo 1
Introduzione all’ingegneria
elettrica
1.1 L’ingegneria elettrica
1.2 Unità di misura
1.3 Ausili didattici del testo
XII
XVII
XVIII
Capitolo 3
Analisi delle reti resistive
1
1
3
3
PARTE I CIRCUITI ELETTRICI
Capitolo 2
Fondamenti di circuiti elettrici
2.1 Definizioni
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.1.1 Bipolo elettrico
2.1.2 Le variabili elettriche di un bipolo
e le convenzioni associate
2.1.3 Tipi di bipolo
2.1.4 Sorgente ideale di tensione
2.1.5 Sorgente ideale di corrente
2.1.6 Sorgenti dipendenti (o controllate)
Carica, corrente e la legge di Kirchhoff
delle correnti
La tensione e la legge di Kirchhoff
per le tensioni
2.3.1 Terra
La relazione di porta e la potenza elettrica
scambiata da un bipolo
Elementi circuitali e loro caratteristiche i-v
La resistenza e la legge di Ohm
2.6.1 Circuiti aperti e corto-circuiti
2.6.2 Resistori in serie e regola di
partizione della tensione
2.6.3 Resistori in parallelo e regola di
partizione delle correnti
Sorgenti reali di tensione e di corrente
Dispositivi di misura
2.8.1 L’ohmmetro
2.8.2 L’amperometro
2.8.3 Il voltmetro
5
5
5
7
7
8
9
9
11
16
17
20
22
23
26
27
29
37
38
3.1 L’analisi delle reti
3.2 Elementi di topologia di una
rete elettrica
3.2.1 La scrittura delle relazioni
topologiche indipendenti
3.2.2 Il teorema di Tellegen
3.3 Il metodo dei potenziali ai nodi
3.3.1 Analisi nodale in presenza di
sorgenti di tensione
3.4 Il metodo delle correnti alle maglie
3.4.1 Analisi alle maglie in presenza di
sorgenti di corrente
3.5 Analisi ai nodi e alle maglie con
sorgenti controllate
3.5.1 Osservazioni sui metodi dei
potenziali ai nodi e delle correnti
alle maglie
3.6 Il principio di sovrapposizione
3.7 Reti a singola porta e circuiti equivalenti
3.7.1 Principio di sostituzione
3.7.2 Circuiti equivalenti di Thévenin e
di Norton
3.7.3 Determinazione della resistenza
equivalente di Thévenin o di Norton
3.7.4 Il calcolo della tensione
di Thévenin
3.7.5 Il calcolo della corrente di Norton
3.7.6 Trasformazioni delle sorgenti
3.7.7 Determinazione sperimentale degli
equivalenti di Thévenin e di Norton
3.8 Trasformazione triangolo-stella e
stella-triangolo
3.9 Reti di resistenze a due porte
3.10 Il massimo trasferimento di potenza
3.11 Teorema di Millman
38
38
39
41
41
42
44
45
46
51
53
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59
63
63
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66
67
67
70
73
75
77
79
80
86
89
Indice
3.12 Elementi circuitali non lineari
3.12.1 Descrizione degli elementi
non lineari
3.12.2 Analisi grafica (linea di carico)
dei circuiti non lineari
Capitolo 4
Analisi delle reti
in corrente alternata (AC)
90
Capitolo 5
Analisi dei transitori
90
5.1 Analisi dei transitori nel dominio
91
5.2 Scrittura delle equazioni differenziali
del tempo
5.3
97
4.1 Elementi circuitali per l’accumulo
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
dell’energia (o dinamici)
4.1.1 Il condensatore ideale
4.1.2 L’accumulo di energia nei
condensatori
4.1.3 L’induttore ideale
4.1.4 Gli induttori ideali accoppiati
4.1.5 L’accumulo di energia negli
induttori
Le Sorgenti di segnale dipendenti dal tempo
4.2.1 Perché le sinusoidi?
4.2.2 Il valore medio e il valore
efficace (rms)
La Soluzione di circuiti contenenti elementi
per l’accumulo di energia (circuiti dinamici)
4.3.1 La risposta forzata di circuiti eccitati
da sorgenti sinusoidali
La Soluzione fasoriale di circuiti con
eccitazione sinusoidale
4.4.1 L’identità di Eulero
4.4.2 I fasori
4.4.3 La sovrapposizione di segnali AC
4.4.4 L’operatore impedenza
4.4.5 L’impedenza di un resistore
4.4.6 L’impedenza di un induttore
4.4.7 I parametri impedenza degli
induttori accoppiati
4.4.8 L’impedenza di un condensatore
4.4.9 L’impedenza equivalente di un bipolo
4.4.10 L’ammettenza equivalente di
un bipolo
I Metodi di analisi dei circuiti AC
4.5.1 I circuiti equivalenti AC
Il Teorema di Millmann in AC
La potenza in corrente alternata
4.7.1 La potenza istantanea e la potenza
media
4.7.2 Il fattore di potenza
4.7.3 La potenza complessa, la potenza
attiva e la potenza reattiva
Il Teorema di Boucherot
Il rifasamento
Il massimo trasferimento di potenza
Risonanza
Reti di impedenze a due porte
Trasformatori
4.13.1 Il trasformatore ideale
4.13.2 Il riporto dell’impedenza e il
trasferimento di potenza
97
98
104
106
110
112
113
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5.4
115
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5.5
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120
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124
124
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5.6
126
126
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141
141
142
146
146
151
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160
161
164
166
166
168
per circuiti contenenti induttori e
condensatori
Valore iniziale, condizione iniziale e
condizione finale dei circuiti dinamici
5.3.1 Valore iniziale e condizione
iniziale - Continuità della corrente
negli induttori e della tensione
sui condensatori
5.3.2 Circuiti degeneri e discontinuità della
corrente negli induttori e della
tensione sui condensatori
5.3.3 Condizione finale dei circuiti
dinamici
Transitorio nei circuiti del primo ordine
5.4.1 Elementi del transitorio
5.4.2 Soluzione generale dei circuiti del
primo ordine
5.4.3 Accumulo di energia nei condensatori
e negli induttori
Transitorio nei circuiti del secondo ordine
5.5.1 Elementi del transitorio
5.5.2 Scrittura delle equazioni differenziali
per i circuiti del secondo ordine
5.5.3 Soluzione dei circuiti del
secondo ordine
La soluzione dei circuiti del primo e
del secondo ordine nel dominio della
frequenza complessa mediante la
Trasformata di Laplace
5.6.1 Le relazioni degli elementi circuitali
e le relazioni topologiche nel dominio
della variabile complessa
5.6.2 La soluzione del circuito del
primo ordine
5.6.3 La soluzione del circuito del
secondo ordine
Capitolo 6
Risposta in frequenza e
filtri elementari
6.1 Risposta in frequenza sinusoidale
6.2 Analisi di Fourier
6.3
6.2.1 Calcolo dei coefficienti della
serie di Fourier
6.2.2 Risposta di un sistema lineare a
un ingresso periodico
Filtri
6.3.1 Filtri passa-basso
6.3.2 Filtri passa-alto
6.3.3 Filtri passa-banda
6.3.4 Risonanza, ampiezza di banda e
fattore di qualità
IX
175
175
176
180
181
182
184
189
189
190
195
207
207
207
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230
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233
237
237
241
242
247
249
249
255
257
258
X
Indice
Capitolo 7
Circuiti trifase
7.1 La costituzione di un circuito trifase
7.1.1 I circuiti trifase simmetrici ed
equilibrati
7.1.2 La misura della potenza attiva e
reattiva nei sistemi equilibrati
7.1.3 Il rifasamento di un carico trifase
equilibrato
7.1.4 I circuiti trifase simmetrici e
squilibrati
7.1.5 I circuiti squilibrati a tre fili
7.1.6 La misura della potenza attiva e
reattiva nei sistemi squilibrati
7.1.7 Il rifasamento di un carico
trifase squilibrato
269
269
273
282
287
288
291
298
302
PARTE II ELETTROMECCANICA
Capitolo 8
Principi di elettromeccanica
8.1 Elettricità e magnetismo
8.2
8.3
8.4
8.5
8.1.1 Il campo magnetico e la
legge di Faraday
8.1.2 Autoinduttanza e mutua induttanza
8.1.3 La legge di Ampère
Circuiti magnetici
Materiali magnetici e curve B-H
Trasformatori
Conversione dell’energia elettromeccanica
8.5.1 Forze nelle strutture magnetiche
8.5.2 Trasduttori a ferro mobile
8.5.3 Nozioni pratiche sui solenoidi
8.5.4 Trasduttori ideali a bobina mobile
8.5.5 Trasduttori reali a bobina mobile
Capitolo 9
Introduzione alle
macchine elettriche
9.1 Macchine elettriche rotanti
9.2
9.3
9.4
9.1.1 Classificazione di base delle
macchine elettriche
9.1.2 Prestazioni delle macchine elettriche
9.1.3 Funzionamento di base di tutte le
macchine rotanti
9.1.4 I poli magnetici nelle macchine
elettriche
Macchine a corrente continua (DC)
9.2.1 Struttura fisica delle macchine DC
9.2.2 Configurazione delle macchine DC
9.2.3 Modelli di macchine DC
Generatori di corrente continua
Motori a corrente continua
9.4.1 Caratteristica velocità-coppia e
caratteristica dinamica
dei motori DC
305
305
305
308
311
314
324
326
329
330
330
335
338
340
9.5
9.6
9.7
9.8
9.4.2 Controllori DC e controllo della
velocità nei motori DC
Macchine AC
9.5.1 Campi magnetici rotanti
L’alternatore (generatore sincrono)
Il motore sincrono
Il motore a induzione
9.8.1 Prestazioni dei motori a induzione
9.8.2 Velocità del motore AC e controllo
della coppia
9.8.3 Controllo del numero di poli
Capitolo 10
Macchine elettriche speciali
10.1 Motori DC senza spazzole
10.2 Motori passo-passo
10.3 Motori a commutazione di riluttanza
10.3.1 Principi di funzionamento della
macchina SR
10.4 Motori AC monofase
10.4.1 Motori a potenza frazionale
10.4.2 Il motore universale
10.4.3 Motori a induzione monofase
10.4.4 Classificazione dei motori a
induzione monofase
10.5 Selezione e uso di un motore
10.5.1 Calcolo delle prestazioni di
un motore
10.5.2 Selezione del motore
10.5.3 Definizione delle esigenze
di potenza
10.5.4 Scelta della trasmissione
376
377
377
379
381
384
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391
391
395
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410
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417
422
422
425
426
426
PARTE III SICUREZZA ELETTRICA
Capitolo 11
Sicurezza elettrica
429
11.1 Classificazione dei sistemi elettrici in base
alla tensione di esercizio
349
349
349
351
357
357
359
359
361
361
364
367
368
430
11.2 Classificazione delle reti di distribuzione in
BT: TT, TN, IT
11.2.1 Sistema TT
11.2.2 Sistema TN
11.2.3 Sistema IT
11.3 Origine di sovratensioni e criteri di
protezione
11.4 Origine di sovracorrenti e criteri di
protezione
11.4.1 Sovraccarico
11.4.2 Corto circuito
11.4.3 Protezioni da sovracorrenti
11.5 Resistenza elettrica dell’uomo, pericolosità
della corrente elettrica e della tensione
elettrica
11.5.1 Pericolosità della corrente elettrica
11.5.2 Resistenza elettrica dell’uomo e
resistenza convenzionale
431
432
432
433
433
435
435
435
436
437
437
438
Indice
11.5.3 Pericolosità della tensione elettrica
11.6 Protezione dai contatti diretti
11.6.1 Protezione totale
11.6.2 Protezione parziale
11.6.3 Protezione tramite interruttore
differenziale
11.7 Protezione dai contatti indiretti
11.7.1 Protezione senza interruzione
automatica dell’alimentazione
11.7.2 Impianto di terra
11.7.3 Protezione con interruzione
automatica dell’alimentazione
Appendice A
Algebra lineare e numeri
complessi
439
440
440
441
441
442
443
443
444
447
XI
A.1 Soluzione di sistemi di equazioni lineari,
regola di Cramer, equazioni matriciali
A.2.1 L’identità di Eulero
447
448
451
Appendice B
La trasformata di Laplace
453
A.2 Introduzione all’algebra complessa
B.1 La frequenza complessa
e la trasformata di Laplace
B.1.1 Frequenza complessa
B.1.2 La trasformata di Laplace
B.1.3 Funzioni di trasferimento, poli e zeri
453
453
455
458
Indice analitico
Eserciziario
461
467
