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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA MECCANICA
Insegnamento
ELETTROTECNICA
IN19102562, A.A. 2017/18

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2015/16

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
INGEGNERIA MECCANICA
IN0506, ordinamento 2011/12, A.A. 2017/18
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Curriculum FORMATIVO [001PD]
Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese ELECTRICAL SCIENCE
Sito della struttura didattica http://im.dii.unipd.it/ingegneria-meccanica/
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dii/course/view.php?idnumber=2017-IN0506-001PD-2015-IN19102562-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile FRANCESCO GNESOTTO ING-IND/31

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative ING-IND/31 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso III Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 25/09/2017
Fine attività didattiche 19/01/2018

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
8 A.A. 207/18 01/10/2017 30/11/2018 GNESOTTO FRANCESCO (Presidente)
MORO FEDERICO (Membro Effettivo)
BETTINI PAOLO (Supplente)
DESIDERI DANIELE (Supplente)
FORZAN MICHELE (Supplente)
7 A.A. 2016/17 01/10/2016 30/11/2017 GNESOTTO FRANCESCO (Presidente)
MORO FEDERICO (Membro Effettivo)
BETTINI PAOLO (Supplente)
FORZAN MICHELE (Supplente)
SONATO PIERGIORGIO (Supplente)
ZOLLINO GIUSEPPE (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Trigonometria, numeri complessi, derivazione e integrazione nel campo reale, campi scalari e campi vettoriali, integrale di linea e flusso di un vettore, operatori differenziali (gradiente, rotore e divergenza), campi conservativi e campi solenoidali, sistemi di misura, grandezze fisiche fondamentali, concetti base della fisica (forza, lavoro, energia, potenza ....).
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso si propone di fornire le conoscenze di base dell'ingegneria elettrica, necessarie per un ingegnere meccanico. Sono sviluppati ed applicati i concetti fondamentali dei fenomeni elettrici e magnetici introdotti negli insegnamenti di fisica e vengono impartite le nozioni fondamentali della teoria delle reti elettriche. Il corso intende inoltre dare una visione complessiva sui principi di conversione elettromeccanica e di conversione statica dell’energia. Pertanto particolare attenzione viene dedicata alle caratteristiche dei trasformatori e dei convertitori statici, delle macchine rotanti sincrone, sincrone brushless e a riluttanza variabile, dei motori asincroni e al loro impiego in applicazioni di potenza e negli azionamenti elettrici. Vengono infine introdotti i concetti di base relativi alle reti di distribuzione dell’energia elettrica con particolare riferimento alle problematiche della sicurezza.
Al superamento della prova finale, lo studente sarà in grado di:
- applicare i principi fondamentali delle scienze elettriche e comprendere la terminologia dell'elettrotecnica;
- leggere uno schema di rete elettrica;
- risolvere una rete elettrica in regime stazionario e in regime sinusoidale monofase e trifase;
- applicare i principi fondamentali dell'elettromeccanica;
- determinare la scelta e analizzare le condizioni di impiego dei trasformatori, dei convertitori statici e delle più diffuse macchine elettriche rotanti;
- selezionare gli elementi fondamentali di un azionamento elettrico;
- scegliere i componenti principali di un sistema elettrico di potenza;
- valutare un sistema elettrico di distribuzione sotto il profilo della sicurezza.
Modalita' di esame: La prova d’esame si compone di una prova scritta e una prova orale.
• La prova scritta (prova parziale) consiste:
a) nel rispondere a due domande aperte di teoria relative al programma svolto. Il tempo complessivo è di un’ora; non è consentita alcuna consultazione;
b) nella soluzione di due esercizi analoghi, per tipologia, a quelli svolti in aula e a quelli risolti nei libri di testo consigliati. Il tempo a disposizione è di un’ora per esercizio; è consentito consultare libri e appunti.
Il risultato conseguito nella prova scritta è comunicato tramite UNIWEB prima della prova orale.
Le prove scritta e orale di una medesima sessione sono considerate strettamente correlate; pertanto la prova scritta, qualora superata, mantiene validità fino alla fine della sessione in cui essa è stata superata.
• La prova orale consiste nella discussione degli esercizi svolti e delle domande di teoria e in eventuali approfondimenti o integrazioni.
Criteri di valutazione: La valutazione è volta ad accertare se e in quale misura lo studente abbia acquisito le conoscenze e le abilità sopra descritte, vale a dire se abbia raggiunto i risultati di apprendimento attesi.
Le domande aperte hanno lo scopo di accertare la padronanza acquisita dallo studente sui principi e sui concetti fondamentali dell'ingegneria elettrica e sulle sue applicazioni. Gli esercizi hanno lo scopo di verificare che lo studente abbia acquisito la capacità di risolvere, con adeguata padronanza, una rete elettrica sia in regime stazionario, sia in regime sinusoidale monofase e trifase, o un circuito magnetico. La prova orale ha lo scopo di completare, integrare e approfondire la valutazione rispetto a quanto emerso dalle prove scritte.
Per superare l’esame è necessario che lo studente abbia conseguito una valutazione positiva sia nella parte di teoria sia in quella di esercizi.
Contenuti: Fenomeni elettrici
Cariche elettriche e corrente elettrica. Campo elettrico. Potenziale scalare. Tensione e differenza di potenziale. Legge di Ohm. Resistori. Relazione costitutiva del campo di corrente. Legge di Joule. Potenza elettrica. Forze elettriche generatrici. Generatori elettrici. Bilanci di potenza.

Reti elettriche in regime stazionario
Bipoli, n-poli e m-bipoli. Potenza scambiata ad una porta. Lavoro elettrico. Topologia delle reti. Leggi di Kirchhoff. Sistemi di equazioni indipendenti. Conservazione delle potenze. Bipoli in serie e in parallelo. Reti di resistori. Teoremi e metodi di risoluzione delle reti lineari.

Fenomeni dielettrici
Relazione costitutiva del campo dielettrico. Legge di Gauss. Spostamento elettrico. Condensatore. Bipolo condensatore. Carica e scarica di un condensatore. Condensatori in serie e in parallelo. Energia e densità di energia elettrostatica. Scarica nei dielettrici.

Fenomeni magnetici
Induzione magnetica. Flusso d’induzione e flusso concatenato. Legge di Faraday-Neumann. Campo elettrico indotto. Campo magnetico. Legge di Ampère. Auto e mutua induttanza. Bipolo e doppio bipolo induttivo. Carica e scarica di un induttore. Induttori in parallelo e in serie. Energia e densità di energia magnetostatica. Forze sugli induttori. Materiali ferromagnetici. Lavoro di isteresi. Tensione magnetica. Riluttanza. Circuiti magnetici. Impiego dei magneti permanenti. Forza elettromotrice mozionale. Forza ponderomotrice. Principi di conversione elettromeccanica.

Reti elettriche in regime sinusoidale
Grandezze sinusoidali. Trasformata di Steinmetz e metodo simbolico. Fasori e diagrammi fasoriali. Potenza. Generatori ideali. Bipoli ideali passivi. Impedenza e ammettenza. Leggi di Kirchhoff simboliche. Serie e parallelo di bipoli passivi. Rete simbolica. Teoremi e analisi delle reti simboliche. Risonanza. Circuiti accoppiati. Effetto pelle. Correnti parassite. Sistemi trifasi. Terne di tensioni e correnti. Generatori e carichi trifasi. Analisi delle reti simmetriche ed equilibrate. Potenza. Rifasamento.

Macchine elettriche
Trasformatori monofasi. Trasformatore ideale, effetto della riluttanza del circuito magnetico e dei flussi dispersi, effetto delle perdite, trasformatore reale. Funzionamento a vuoto, in cortocircuito e a carico. Schemi equivalenti. Parallelo dei trasformatori. Autotrasformatori. Trasformatori trifasi.
Generalità sulle macchine rotanti, caratteristiche costruttive, campo magnetico rotante
Macchine sincrone. Forze elettromotrici e avvolgimenti. Funzionamento a vuoto e a carico. Reazione di indotto. Reattanza sincrona. Curve caratteristiche esterne, potenza generata, coppia e coppia massima.
Macchine asincrone. Funzionamento a vuoto, in cortocircuito e a carico. Scorrimento. Schema equivalente. Coppia e potenza resa. Diagramma circolare. Avviamento.
Convertitori statici - Componenti dei convertitori. Conversione a.c./d.c. Raddrizzamento a una e a due semionde. Raddrizzamento da rete trifase. Raddrizzamento controllato e filtraggio. Conversione d.c./a.c.. Invertitore a ponte. Modulazione di ampiezza. Chopper.

Azionamenti elettrici
Caratteristiche di un azionamento. Coppia motrice e resistente. Funzionamento in quattro quadranti. Stabilità. Azionamenti con motore ad induzione, con motore sincrono convenzionale, con motore sincrono brushless, con motore sincrono a riluttanza variabile, con motore a passo.
Impianti elettrici
Generazione trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Linee di trasmissione. Interruttori e dispositivi di manovra. Relè, interruttori automatici. Infortunio elettrico. Sicurezza e protezione nei sistemi elettrici. Impianti di terra.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: L’insegnamento prevede lezioni frontali di teoria e esercitazioni in aula, rispettivamente nella misura del 75% e del 25% circa. Per un efficace apprendimento, agli studenti sono raccomandati la frequenza, ancorché non obbligatoria, lo studio sistematico del programma svolto a lezione, l’analisi critica delle esercitazioni svolte in aula, la risoluzione personale di esercizi aggiuntivi (reperibili nei testi di esercizi consigliati) su reti elettriche in regime stazionario, su reti contenenti condensatori e induttori, su reti monofasi e trifasi in regime sinusoidale, su circuiti magnetici.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:
Testi di riferimento:
  • Massimo Guarnieri, Andrea Stella, Principi ed applicazioni di elettrotecnica, voll. I e II. Padova: Edizioni Libreria Progetto, --. Cerca nel catalogo
  • Bagatin Chitarin Desideri Dughiero Gnesotto Guarnieri Maschio, Esercizi di Elettrotecnica. Bologna: Esculapio - Progetto Leonardo, --. Cerca nel catalogo
  • M. Fauri, F. Gnesotto, G. Marchesi, A. Maschio, Elettrotecnica, vol. III - Esercitazioni. Bologna: Esculapio - Progetto Leonardo, --. Cerca nel catalogo