Analisi matematica, calcolo matriciale, algebra complessa, elettromagnetismo
L’obiettivo del corso è la comprensione e l’impiego degli elementi fondamentali per la rappresentazione e la successiva analisi dei circuiti elettrici e magnetici in regime stazionario, PAS, trifase e in transitorio.
Dall'elettromagnetismo all'elettrotecnica: richiami di elettromagnetismo, classificazione dei fenomeni elettrici in statici, stazionari, quasi stazionari e non stazionari - fenomeni elettrostatici: effetto dei campi elettrici sui conduttori, equazioni di Laplace e Poisson, concetto di capacità, schermi elettrostatici, gabbia di Faraday - elettrodinamica stazionaria: concetto di circuito elettrico, bipoli resistività e resistenza, leggi di Kirchhoff
Rappresentazione e analisi delle reti in regime stazionario: bipoli ideali: resistore, generatori ideali - caratteristica dei bipoli - convenzione dei generatori e degli utilizzatori - serie e parallelo - metodi per la soluzione di reti elettriche lineari: correnti di lato, correnti di maglia, potenziali di nodo, casi particolari - principio di sovrapposizione degli effetti - teoremi di Thevenin, Norton e Millman - partitori di corrente e di tensione - trasformazioni triangolo/stella stella/triangolo - reti non lineari - potenza elettrica - effetto joule – conservazione della potenza - misure di corrente di tensione e di potenza.
Rappresentazione e analisi dei circuiti magnetici: il campo e l'induzione magnetica in materiali con diverse caratteristiche magnetiche - analogia tra flusso magnetico e corrente elettrica - tra forza magnetomotrice e forza elettromotrice, tra riluttanza e resistenza - estensione ai circuiti magnetici dei principi e dei metodi risolutivi propri dei circuiti elettrici, nell'ambito dell'analogia - induzione elettromagnetica - auto e mutua induttanza - energia magnetica - materiali ferromagnetici: saturazione, isteresi, correnti parassite - azioni elettrodinamiche.
Rappresentazione e analisi delle reti elettriche in regime variabile: limiti di validità dei principi di Kirchhoff - il condensatore e l'induttore, loro caratteristica, energia immagazzinata - regime periodico alternato sinusoidale - metodo simbolico, fasori, valore efficace - reattanza impedenza, suscettanza, ammettenza - potenza istantanea, attiva reattiva, apparente - estensione dei metodi per le reti in regime stazionario alle reti in regime periodico alternato sinusoidale - rifasamento - risonanza - misure di corrente, tensione e potenza in regime periodico alternato sinusoidale.
Sistemi elettrici trifasi: sistemi trifasi simmetrici ed equilibrati - grandezze di linea e di fase - tensioni stellate e concatenate - potenza attiva, reattiva, apparente - confronto tra la trasmissione monofase e la trasmissione trifase - rappresentazione monofase dei circuiti trifase, simmetrici ed equilibrati - sistemi trifase dissimmetrici e squilibrati - misure di corrente, tensione e potenza attiva - inserzione Aron.
Transitori: forzanti, componenti transitorie e di regime, condizioni iniziali.
Il corso prevede lezioni ex-cathedra, esercitazioni numeriche, esercitazioni con l’utilizzo del calcolatore
L’esame finale prevede una prova scritta ed una eventuale successiva seconda prova teorica. Su richiesta dello studente è prevista una prova orale.
L’accesso alla seconda prova è subordinato al superamento con esito positivo di una prova scritta nella stessa sessione.
L’accesso alla prova orale è subordinato al superamento con esito positivo delle prove precedenti.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte
modifiche rispetto a quanto dichiarato nel syllabus per rendere il corso e gli esami fruibili anche
secondo queste modalità.
Calculus, arrays, complex algebra, electromagnetism
The goal of the course is the understanding and the use of the basic elements for the representation and the analysis of electric and magnetic circuits in steady state, PAS, threephase and transient.
Electrical engineering electromagnetism: electromagnetism references, classification of electrical phenomena in static, stationary, quasi-stationary and non-stationary - electrostatic phenomena: effect of electric fields on the conductors, Poisson's and Laplace's equations, the concept of capacity, electrostatic shields, cage Faraday - stationary electrodynamics: the concept of electric circuit, bipoles resistivity and resistance, Kirchhoff's laws
Representation and analysis of networks in steady state: ideal dipoles: resistor, ideal generators - characteristic of dipoles - Convention of the generators and users - Parallel and series - methods for the solution of linear electrical networks: branch currents, loop currents, potential node, special cases - the principle of superposition - theorems of Thevenin, Norton and Millman - current and voltage dividers - triangle transformations / star star / delta - nonlinear systems - electric power - joule effect - preservation of power - measures of voltage and current of power.
Representation and analysis of magnetic circuits: the field and the magnetic induction in materials with different magnetic characteristics - analogy between magnetic and electrical current - between magnetomotive force and electromotive force, between reluctance and resistance - extension to the magnetic circuits of the principles and methods solving their electrical circuits, as part of the analogy - electromagnetic induction - self and mutual inductance - magnetic energy - ferromagnetic materials: saturation, hysteresis, eddy current - electrodynamic actions.
Representation and analysis of electrical networks unsteady: limits of validity of the principles of Kirchhoff - the capacitor and the inductor, their characteristic, stored energy - sinusoidal alternating periodic regime - symbolic method, phasors, RMS - ballast impedance, susceptance, admittance - instantaneous power, active, reactive, apparent - extension methods for steady-state networks to networks in sinusoidal alternating periodic regime - power factor correction - resonance - measuring current, voltage and power in a sinusoidal alternating periodic regime.
three-phase electrical systems: symmetrical and balanced three-phase systems - magnitudes of line and phase - star voltages and phase - active, reactive, apparent - comparison between the single-phase and three-phase transmission transmission - single-phase representation of the three-phase circuits, symmetrical and balanced - systems three-phase asymmetrical and unbalanced - measuring current, voltage and active power - Aron insertion.
Transient: forcing, transitional components and regime, initial conditions.
The course consists of ex-cathedra lectures, numerical exercises, exercises with the use of computer
The final exam includes a written test and a subsequent possible second theory test. On the student's request is scheduled oral.
Access to the second test must pass successfully a written test on the same session.
Access to the oral test candidates must pass successfully the previous tests.