Prof. Giovanni Franceschini Tel. 0521.905821 g.franceschini@ee.unipr.it
Finalità
L'insegnamento di Applicazioni Industriali Elettriche per gli allievi del Corso di laurea in Ingegneria Meccanica ha lo scopo di fornire al non specialista del settore una conoscenza delle tecniche elettriche e delle loro applicazioni fondamentali in campo industriale, nell’ottica di un arricchimento del patrimonio culturale di base dell’ingegnere.
Programma
Reti Elettriche:
a)Reti elettriche lineari in regime stazionario
Caratteristiche dei bipoli fondamentali: generatori ideali di tensione e generatori ideali di corrente, resistori. Convenzioni sui bipoli: convenzione dell’utilizzatore, convenzione del generatore. Uso dei principi di Kirchhoff per l’analisi delle reti. Resistenza equivalenti: stelle e triangoli, partitori di tensione e partitori di corrente.
Sovrapposizione degli effetti, teoremi del generatore equivalente: teorema di Thevenin e teorema di Norton. Metodi abbreviati per l’analisi delle reti: Correnti di maglia, Potenziali di nodo. Scrittura delle equazioni per ispezione.
Cenni sui doppi bipoli: matrice R e matrice G.
b) Reti elettriche lineari in regime sinusoidale
Fasori e metodo simbolico. Bipoli e circuiti semplici. Potenze in regime sinusoidale, potenza complessa e sua conservazione. Cenni sui componenti reali: generatori, resistori, condensatori e induttori. Risoluzione di reti in regime sinusoidale. Il fenomeno della risonanza: risonanza serie e risonanza parallelo.
Le reti trifase. Reti a stella e reti a triangolo. Potenza nei sistemi trifase, vantaggi delle linee trifasi. Sistemi simmetrici ed equilibrati, sistemi simmetrici e squilibrati. Misura della potenza nei sistemi trifase. Il rifasamento dei carichi monofase e dei carichi trifase.
c)Reti elettriche in regime dinamico
Generalita’, reti del primo ordine e reti del secondo ordine. Linearita’ e condizioni iniziali. Evoluzione libera e risposta forzata. Sviluppo in serie secondo Fourier, integrale di Fourier e trasformata di Laplace. Uso della trasformata di Laplace per la soluzione completa delle reti elettriche.
Macchine Elettriche:
Il Trasformatore
Reti equivalenti per circuiti mutuamente accoppiati. Trasformatore ideale e trasformatore reale. Cenni sulle caratteristiche costruttive dei trasformatori. Funzionamento a vuoto e funzionamento a carico dei trasformatori, diagramma fasoriale. Circuiti equivalenti (semplificati) del trasformatore: prova a vuoto e prova in corto circuito. Bilancio delle potenze e rendimento. Cenni sui trasformatori trifase e sugli autotrasformatori. Impieghi del trasformatore.
Il Motore Asincrono
Principio di funzionamento: il campo magnetico rotante. Caratteristiche costruttive: lo statore, il rotore. Macchine a rotore avvolto e macchine con rotore a gabbia di scoiattolo. Circuito equivalente del motore asincrono e diagramma fasoriale. Bilancio delle potenze e rendimento. Coppia e caratteristica meccanica. Avviamento e regolazione della velocita’. Cenni sui motori asincroni monofase e sui motori sincroni.
La Macchina a Corrente Continua
Principio di funzionamento delle macchine a collettore. Caratteristiche costruttive: lo statore, il rotore, il collettore e le spazzole. Sistemi di eccitazione e caratteristiche delle dinamo. Il motore a corrente continua, coppia e caratteristica meccanica. Avviamento e regolazione della velocita’.
I Motori Passo
Principi di funzionamento dei principali tipi di motori passo: motori passo a magneti permanenti, a riluttanza variabile, ibridi. Caratteristiche di coppia e risoluzione. Tecniche di comando.
Elementi di Impianti Elettrici e di Sicurezza
Centrali di produzione, linee e caduta di tensione sulle linee elettriche. Sovratensioni e sovracorrenti. Apparecchi di manovra e protezione: interruttori, teleruttori, sezionatori; fusibili, scaricatori rele’. Rele’ magnetotermici e rele’ differenziali.
Effetti della corrente elettrica sul corpo umano. Tipi di contatto e isolamenti. Protezioni da contatti diretti e indiretti.
Modalità d'esame
L’esame consiste in una prova orale. Durante il corso vengono effettuate un paio di verifiche scritte, riservate ai frequentanti e assolutamente non obbligatorie, come controllo del grado di apprendimento.
Propedeuticità consigliate
Analisi matematica II, Fisica II.
G. FABRICATORE: “ Elettrotecnica e applicazioni ”, Liguori Editore