ELEMENTI DI ELETTROTECNICA ED APPLICAZIONI PER L'INGEGNERIA CIVILE

Il corso tratta, in una prima fase, argomenti di base di elettrotecnica riguardanti l'analisi nel dominio del tempo ed a regime sinusoidale di circuiti elettrici elementari ampiamente utilizzati nella modellistica dei sistemi e delle apparecchiature elettriche di uso comune.

Successivamente vengono trattate alcune applicazioni di elettrotecnica rilevanti nel settore dell'ingegneria civile, con particolare riguardo alla sicurezza elettrica, agli impianti ed alle strategie innovative di approvvigionamento e gestione dell'energia elettrica da fonti rinnovabili (zero energy buildings).

Conoscenza e comprensione

Alla fine del corso lo studente avrà acquisito la capacità di comprendere e valutare le problematiche di base delle principali applicazioni elettriche nel settore dell'ingegneria civile.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente sarà in grado di eseguire il dimensionamento di semplici sistemi elettrici

La metodologia didattica del corso prevede lezioni frontali accompagnate da esempi di applicazione.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

In tal caso il docente è disponibile anche a incontri di ricevimento in modalità telematica, previo appuntamento

Conoscenze di base di fisica (elettromagnetismo), equazioni differenziali ordinarie, algebra complessa.

La frequenza alle lezioni, ove possibile, 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.

Elementi di elettrotecnica

Il modello circuitale. Leggi di Kirchhoff. Elementi circuitali ideali ad una e due porte. Resistori. Generatori indipendenti. Capacitori. Induttori. Interruttore. Trasformatore ideale. Potenza ed energia. Conservazione della potenza. Circuiti semplici: collegamenti serie e parallelo, partitori di tensione e di corrente. Concetto di equivalenza: circuiti equivalenti di Thevenin e Norton, trasformazioni di rete. Circuiti RC, RL ed RLC serie e parallelo. Concetto di stato. Frequenze naturali. Risposta con ingresso zero, stato zero e risposta completa.
Analisi in regime sinusoidale:Valore efficace. Fasori. Espressione fasoriale delle leggi di Kirchhoff e delle equazioni di lato. Impedenza ed ammettenza. Soluzione di semplici reti in regime sinusoidale. Potenze in regime sinusoidale. Conservazione della potenza. Applicazioni: rifasamento, massimo trasferimento di potenza, circuiti risonanti. Sistemi trifase principali configurazioni e metodi di analisi. Formula di Millman. Potenza nei sistemi trifase.

Sicurezza elettrica ed impianti

Il rischio elettrico: principali effetti della corrente elettrica sull'organismo umano. I componenti di un impianto elettrico: apparecchiature di interruzione e misura, protezioni, impianti di messa a terra, dispersore, interruttore differenziale. Cenni alle normative nel settore elettrico. sicurezza elettrica nei cantieri.

Zero energy buildings

Cenni sul sistema elettrico di produzione, trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. Produzione distribuita di energia da fonti rinnovabili, impianti fotovoltaici. Smart grids. Progettazione di zero energy buildings: problematiche di produzione locale, accumulo e gestione dell'energia per edifici connessi in rete e stand-alone.

1. R.Perfetti, Circuiti Elettrici, Zanichelli.

2. J.A. Edminister, Circuiti Elettrici, coll. Schaum's, McGraw-Hill.

L'esame si svolge in forma orale e consiste nella discussione preliminare di un elaborato scritto, approntato in precedenza dallo studente su un tema di applicazioni elettriche nel settore civile, concordato con il docente, ed in un successivo colloquio orale, che prevede la risposta a tre quesiti teorici sugli argomenti del corso. Almeno uno dei quesiti verte su problematiche di sicurezza elettrica.. L'elaborato scritto sarà valutato sulla base della correttezza dell'impostazione e del livello di approfondimento, il successivo colloquio orale sarà valutato in base alla correttezza delle risposte ai quesiti e delle capacità critica dimostrati.

Il voto complessivo dell'esame risulta dalla somma dei punti attribuiti alla valutazione dell'elaborato scritto (fino ad un massimo di 10) e della parte orale (fino ad un massimo di 20)

La durata tipica della prova d'esame è in totale di circa 30-45 minuti.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Collegamenti serie e parallelo

Circuiti del primo e secondo ordine

Potenza in regime sinusoidale

Circuiti trifase

Interruttore differenziale

Impianti di messa a terra

Impianti fotovoltaici

Sicurezza elettica

Zero energy buildings