ELETTROTECNICA
Anno accademico 2019/2020 - 1° annoCrediti: 6
SSD: ING-IND/31 - ELETTROTECNICA
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 92 di studio individuale, 28 di lezione frontale, 30 di esercitazione
Semestre: 2°
Obiettivi formativi
Il corso tratta argomenti di base di elettrotecnica comprendenti principalmente lo studio dei circuiti elettrici e brevi cenni ai campi elettromagnetici. Vengono trattate anche alcune applicazioni nel settore dell’impiantistica. Sono previste brevi esercitazioni riguardanti semplici circuiti nel dominio del tempo ed in regime sinusoidale, che richiedono l’applicazione dei metodi di analisi circuitale ed i teoremi fondamentali delle reti elettriche.
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito la capacità di comprendere e valutare le problematiche di base delle principali applicazioni elettriche nel settore civile.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
La metodologia didattica del corso prevede lezioni frontali ed esercitazioni numeriche in aula.
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di base di fisica (elettromagnetismo), equazioni differenziali ordinarie, algebra complessa.
Frequenza lezioni
La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata in quanto coerente con il modello formativo proposto che mira a favorire l'apprendimento graduale, la partecipazione attiva dello studente in aula, il dialogo fra docente e studenti.
Contenuti del corso
Circuiti a parametri concentrati
Le equazioni di Maxwell del campo elettromagnetico. Il modello circuitale. Leggi di Kirchhoff. Limiti di validità del modello circuitale a parametri concentrati.
Elementi circuitali ideali ad una e due porte
Resistori. Generatori indipendenti. Capacitori. Induttori. Interruttore ideale. Circuiti semplici: collegamenti serie e parallelo, partitori di tensione e di corrente. Concetto di equivalenza: trasformazione stella-triangolo e viceversa. Reti equivalenti di Thevenin e Norton. Diodo ideale. Induttori accoppiati. Trasformatore ideale. Potenza ed energia. Teorema di Tellegen
Metodi sistematici per la soluzione delle reti elettriche e teoremi delle reti
Grafo di una rete elettrica. Insiemi di taglio e maglie. Analisi dei nodi e delle maglie. Teorema di sostituzione. Teorema di sovrapposizione. Teorema di Thevenin-Norton..
Circuiti del primo ordine.
Circuiti RC ed RL serie e parallelo. Concetto di stato. Frequenze naturali. Equazione differenziale e condizione iniziale. Risposta ingresso zero, stato zero e completa. Risposta al gradino.
Circuiti del secondo ordine
Circuiti RLC. Equazione differenziale del secondo ordine e condizioni iniziali.
Analisi in regime sinusoidale
Teorema fondamentale del regime sinusoidale. Valore efficace. Fasori. Espressione fasoriale delle leggi di Kirchhoff e delle equazioni di lato. Impedenza ed ammettenza. Soluzione delle reti in regime sinusoidale. Potenze in regime sinusoidale. Teorema di Boucherot. Applicazioni: rifasamento, teorema del massimo trasferimento di potenza, circuiti risonanti.
Sistemi trifase
Configurazioni a tre e quattro fili, stella e triangolo. Sistemi trifase simmetrici ed equilibrati.. Circuito monofase equivalente. Metodo generale di soluzione di circuiti trifase dissimmetrici e squilibrati. Formula di Millman. Potenza nei sistemi trifase. Teorema di Aron.
Cenni di impianti elettrici
Principali componenti di un impianto. Apparecchiature di interruzione, misura. Protezioni. Impianti di messa a terra. Dispersore. Interruttore differenziale
Testi di riferimento
1. R.Perfetti, Circuiti Elettrici, Zanichelli.
2. C.A. Desoer, E.S. Kuh , Fondamenti di Teoria dei Circuiti, Franco Angeli Editore,
3. A. Laurentini, A.R. Meo, R. Pomè, Esercizi di elettrotecnica, Levrotto&Bella
4. J.A. Edminister, Circuiti Elettrici, coll. Schaum's, McGraw-Hill.
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Circuiti a parametri concentrati | 2, 1 |
| 2 | Elementi circuitali ideali ad una e due porte | 2, 1 |
| 3 | Metodi sistematici per la soluzione delle reti elettriche e teoremi delle reti | 2, 1 |
| 4 | Circuiti del primo ordine. | 1, 2, 4 |
| 5 | Circuiti del secondo ordine. | 1, 2, 4 |
| 6 | Analisi in regime sinusoidale | 1, 3, 4 |
| 7 | Sistemi trifase | 1, 3 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame consiste nella stesura di un elaborato scritto, che prevede la risoluzione di un problema inerente al corso e successiva prova orale. L'elaborato scritto sarà valutato sulla base della correttezza dell'impostazione e dello svolgimento, la successiva parte orale sarà valutata in base alla correttezza delle risposte ai quesiti e del livello di approfondimento e capacità critica dimostrati.
L'elaborato scritto prevede la soluzione di un circuito nel dominio del tempo ed uno nel dominio della frequenza. Viene richiesto di affrontare entrambi i quesiti, al fine di poter raggiungere una valutazione utile al proseguimento con la parte orale. La parte orale consiste nella risposta a tre quesiti teorici sugli argomenti del corso. Almeno uno dei quesiti verte su problematiche di sicurezza elettrica.
Il voto complessivo dell'esame risulta dalla somma dei punti attribuiti alla valutazione dell'elaborato scritto (fino ad un massimo di 24) e della parte orale (fino ad un massimo di 6)
La durata della parte scritta è tipicamente due ore, la durata tipica della parte orale è 30 minuti.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Teorema di Thevenin-Norton
Risposta al gradino di circuiti del secondo ordine
Potenza in regime sinusoidale
Circuiti risonanti e risposta in frequenza
Circuiti trifase
Interruttore differenziale
Impianti di messa a terra e sicurezza elettrica