Indice 7..10 - Ateneonline
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Indice Prefazione alla seconda edizione italiana Prefazione all’edizione americana 1.1 1.2 1.3 Capitolo 1 Introduzione all’ingegneria elettrica L’ingegneria elettrica Unità di misura Ausili didattici del testo XI XII 1 2 3 4 PARTE 1 CIRCUITI 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 Capitolo 2 Fondamenti di circuiti elettrici Definizioni Sorgenti ideali di tensione Sorgenti ideali di corrente Sorgenti dipendenti (o controllate) Bipolo Nodo Maglia Anello Analisi delle reti Carica, corrente e la legge di Kirchhoff delle correnti La tensione e la legge di Kirchhoff per le tensioni Terra La potenza elettrica e le convenzioni di segno Elementi circuitali e loro caratteristiche i-v La resistenza e la legge di Ohm Circuiti aperti e corto-circuiti Resistori in serie e regola di partizione della tensione Resistori in parallelo e regola di partizione delle correnti Sorgenti reali di tensione e di corrente Dispositivi di misura L’ohmmetro L’amperometro Il voltmetro Conclusione Problemi 9 10 10 11 11 12 12 13 13 13 13 18 20 22 25 27 30 31 33 41 42 42 42 43 44 45 Capitolo 3 Analisi delle reti resistive 55 3.1 L’analisi delle reti 56 3.2 Il metodo dei potenziali ai nodi 57 Analisi nodale in presenza di sorgenti di tensione 63 3.3 Il metodo delle correnti agli anelli 65 Analisi agli anelli in presenza di sorgenti di corrente 69 3.4 Analisi ai nodi e agli anelli con sorgenti controllate 71 Osservazioni sui metodi dei potenziali ai nodi e delle correnti agli anelli 75 3.5 Il principio di sovrapposizione 75 3.6 Reti a singola porta e circuiti equivalenti 78 Principio di sostituzione 79 Circuiti equivalenti di Thévenin e di Norton 80 Determinazione della resistenza equivalente di Thévenin o di Norton 80 Il calcolo della tensione di Thévenin 84 Il calcolo della corrente di Norton 87 Trasformazioni delle sorgenti 89 Determinazione sperimentale degli equivalenti di Thévenin e di Norton 91 3.7 Il massimo trasferimento di potenza 93 3.8 Trasformazione triangolo-stella e stella-triangolo 96 3.9 Teorema di Millman 98 3.10 Elementi circuitali nonlineari 98 Descrizione degli elementi nonlineari 99 Analisi grafica (linea di carico) dei circuiti nonlineari 99 Conclusione 102 Problemi 103 4.1 Capitolo 4 Analisi delle reti in corrente alternata (AC) Elementi circuitali per l’accumulo dell’energia (o dinamici) Il condensatore ideale Accumulo di energia nei condensatori L’induttore ideale 111 112 112 118 120 VIII Indice 4.2 Induttori accoppiati 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Accumulo di energia negli induttori Sorgenti di segnale dipendenti dal tempo Perché le sinusoidi? Valore medio e valore efficace (rms) Soluzione di circuiti contenenti elementi per l’accumulo di energia (circuiti dinamici) Risposta forzata di circuiti eccitati da sorgenti sinusoidali Soluzione fasoriale di circuiti con eccitazione sinusoidale L’identità di Eulero Fasori Sovrapposizione di segnali AC Impedenza Il resistore L’induttore Induttori accoppiati Il condensatore Ammettenza Metodi di analisi dei circuiti AC Circuiti equivalenti AC Risonanza Conclusione Problemi Capitolo 5 Analisi dei transitori Analisi dei transitori Scrittura delle equazioni differenziali per circuiti contenenti induttori e condensatori Soluzione stazionaria in corrente continua (DC) di circuiti che contengono induttori e condensatori: le condizioni iniziali e finali Soluzione dello Stato Stazionario DC Continuità della corrente negli induttori e della tensione sui condensatori e condizioni iniziali Transitorio nei circuiti del primo ordine Elementi del transitorio Soluzione generale dei circuiti del primo ordine Risposta naturale Risposta forzata Risposta completa Accumulo di energia nei condensatori e negli induttori Transitorio nei circuiti del secondo ordine Derivazione delle equazioni differenziali per i circuiti del secondo ordine Soluzione dei circuiti del secondo ordine Elementi del transitorio Risposta naturale di un sistema del secondo ordine 1. Soluzione sovra-smorzata 125 127 128 130 130 2. Soluzione criticamente smorzata 3. Soluzione sotto-smorzata Risposta forzata Risposta completa Conclusione Problemi 133 Capitolo 6 Risposta in frequenza e concetti di sistema Risposta in frequenza sinusoidale Analisi di Fourier Calcolo dei coefficienti della serie di Fourier Risposta di un sistema lineare a un ingresso periodico Filtri Filtri passa-basso Filtri passa-alto Filtri passa-banda, Risonanza e Fattore di Qualità Risonanza e ampiezza di banda Conclusione Problemi 134 135 135 136 138 140 140 140 141 142 147 149 152 158 161 162 169 170 171 6.1 6.2 6.3 7.1 7.2 7.3 175 175 7.4 179 180 181 181 182 183 183 186 198 225 226 230 231 236 238 239 244 247 248 257 258 265 266 266 268 272 272 278 288 289 290 295 300 302 307 309 311 313 317 321 322 PARTE 2 ELETTROMECCANICA 198 200 201 8.1 202 204 Capitolo 7 Potenza in corrente alternata (AC) e circuiti trifase Potenza nei circuiti AC Potenza istantanea e potenza media Notazione della potenza in AC Fattore di potenza Potenza complessa Rifasamento Trasformatori Il trasformatore ideale Riporto dell’impedenza e trasferimento di potenza Circuiti trifase Circuiti trifase simmetrici ed equilibrati Collegamento stella-triangolo Misura della potenza attiva e reattiva nei sistemi equilibrati Rifasamento di un carico trifase Circuiti trifase simmetrici e squilibrati Circuiti squilibrati a tre fili Misura della potenza attiva e reattiva nei sistemi squilibrati Conclusioni Problemi 204 205 205 206 218 218 Capitolo 8 Principi di elettromeccanica Elettricità e magnetismo Il campo magnetico e la legge di Faraday Autoinduttanza e mutua induttanza 333 334 334 337 Indice 8.2 8.3 8.4 8.5 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 La legge di Ampère Circuiti magnetici Materiali magnetici e curve B-H Trasformatori Conversione dell’energia elettromeccanica Forze nelle strutture magnetiche Trasduttori a ferro mobile Nozioni concrete sui solenoidi Trasduttori a bobina mobile – Funzionamento come motore – Funzionamento come generatore Conclusioni Problemi Capitolo 9 Introduzione alle macchine elettriche Macchine elettriche rotanti Classificazione di base delle macchine elettriche Prestazioni delle macchine elettriche Funzionamento di base di tutte le macchine rotanti I poli magnetici nelle macchine elettriche Macchine a corrente continua (DC) Struttura fisica delle macchine DC Configurazione delle macchine DC Modelli di macchine DC Generatori di corrente continua Motori a corrente continua Caratteristica velocità-coppia e caratteristica dinamica dei motori DC – Il motore shunt (in derivazione) – Motori a collegamento composto – Motore in serie – Motori DC a magnete permanente Controllori DC e controllo della velocità nei motori DC Macchine AC Campi magnetici rotanti L’alternatore (generatore sincrono) Il motore sincrono Il motore a induzione Prestazioni dei motori a induzione Velocità del motore AC e controllo della coppia Controllo del numero di poli – Controllo dello scorrimento – Controllo del rotore – Regolazione della frequenza – Controllori (drives) a frequenza regolabile Conclusioni Problemi Capitolo 10 Macchine elettriche speciali 10.1 Motori DC senza spazzole 341 343 355 357 360 360 361 367 369 370 371 377 377 385 386 386 388 394 395 396 397 398 399 401 405 406 406 407 408 408 415 416 416 418 420 423 429 431 431 431 431 431 432 432 433 441 442 10.2 Motori passo-passo 10.3 Motori a commutazione di riluttanza Principi di funzionamento della macchina SR 10.4 Motori AC monofase Motori a potenza frazionale Il motore universale Motori a induzione monofase Classificazione dei motori a induzione monofase – Motori con avvolgimento ausiliario di avviamento – Motori a condensatore – Motori a polo schermato 10.5 Selezione e uso di un motore Calcoli delle prestazioni di un motore – Calcoli dell’inerzia di carico riflessa – Definizioni di coppia – Calcolo dell’accelerazione – Calcolo dell’efficienza – Calcoli termici Selezione del motore – Esigenze del motore – Dimensionamento del motore Definizione delle esigenze di potenza Scelta della trasmissione Conclusione Problemi 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 Capitolo 11 Sicurezza elettrica Classificazione dei sistemi elettrici in base alla tensione di esercizio Classificazione delle reti di distribuzione in BT: TT, TN, IT Sistema TT Sistema TN Sistema IT Origine di sovratensioni e criteri di protezione Origine di sovracorrenti e criteri di protezione Sovraccarico Corto circuito Protezioni da sovracorrenti Resistenza elettrica dell’uomo, pericolosità della corrente elettrica e della tensione elettrica Pericolosità della corrente elettrica Resistenza elettrica dell’uomo e resistenza convenzionale Pericolosità della tensione elettrica Protezione dai contatti diretti Protezione totale Protezione parziale Protezione tramite interruttore differenziale Protezione dai contatti indiretti IX 448 455 456 458 458 459 461 466 466 467 469 471 471 471 472 473 473 473 474 475 475 475 475 475 476 481 482 484 485 485 486 486 488 488 488 489 490 490 491 492 493 494 495 495 496 X Indice Protezione senza interruzione automatica dell’alimentazione Impianto di terra Protezione con interruzione automatica dell’alimentazione Appendice A Algebra lineare e numeri complessi A.1 Soluzione di sistemi di equazioni lineari, regola di Cramer, equazioni matriciali A.2 Introduzione all’algebra complessa L’identità di Eulero 497 497 498 Appendice B La trasformata di Laplace B.1 La frequenza complessa e la trasformata di Laplace Frequenza complessa La trasformata di Laplace Funzioni di trasferimento, poli e zeri 507 507 507 510 513 501 501 503 505 Appendice C Risposte a problemi scelti 517 Indice analitico 523
