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ELECTRIC MACHINES

Giovanni SPAGNUOLO ELECTRIC MACHINES

0623300008
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE ED ELETTRICA E MATEMATICA APPLICATA
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
ELECTRICAL ENGINEERING FOR DIGITAL ENERGY
2024/2025

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2023
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
432LEZIONE
324ESERCITAZIONE
216LABORATORIO
WALTER ZAMBONI T Curriculum
GIOVANNI SPAGNUOLO Curriculum
Obiettivi
L’INSEGNAMENTO FORNISCE CONOSCENZE TEORICHE SUL FUNZIONAMENTO DELLE MACCHINE ELETTRICHE STATICHE E ROTANTI; METODOLOGIE PER LA MODELLAZIONE E LA REGOLAZIONE DELLE MACCHINE ELETTRICHE E PER LO STUDIO DEI CIRCUITI TRIFASE.
CONOSCENZE E COMPRENSIONE
MATERIALI E CIRCUITI MAGNETICI. MODELLI E CARATTERISTICHE DELLE PRINCIPALI MACCHINE ELETTRICHE STATICHE E ROTANTI: TRASFORMATORE; MACCHINA ASINCRONA, SINCRONA E A COLLETTORE; MACCHINE A MAGNETI PERMANENTI. REGOLAZIONE DELLA COPPIA, DELLA VELOCITÀ E DELLA POTENZA DI MACCHINE ELETTRICHE. SELEZIONE DELLE MACCHINE ELETTRICHE E RELATIVO SISTEMA DI REGOLAZIONE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZE E COMPRENSIONE
ANALIZZARE IL FUNZIONAMENTO DELLE MACCHINE ELETTRICHE ATTRAVERSO IL LORO MODELLO CIRCUITALE. DETERMINARE IL COMPORTAMENTO DI UNA MACCHINA ELETTRICA IN FUNZIONE DELLA MODALITÀ DI REGOLAZIONE. SCEGLIERE LA MODALITÀ DI CONNESSIONE DELLA MACCHINA ELETTRICA ALLA RETE E VALUTARNE LE PRESTAZIONI. DEFINIRE LE SPECIFICHE DELLE MACCHINE ELETTRICHE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.
Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO UTILI CONOSCENZE DELL’ELETTROMAGNETISMO STAZIONARIO E QUASI STAZIONARIO, LA TEORIA DEI CIRCUITI ED ELEMENTI DI MECCANICA.
Contenuti
UNITÀ DIDATTICA (UD) 1: GENERALITÀ
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE 6/2)
11. GENERALITÀ SULLE MACCHINE ELETTRICHE (ME): CLASSIFICAZIONE, MACCHINE STATICHE E ROTANTI. MATERIALI: CONDUTTORI, ISOLANTI, MAGNETICI. (2/0)
12. CONVERSIONE ELETTROMECCANICA DELL’ENERGIA. COPPIA ELETTROMAGNETICA. ME A ROTORE PASSIVO E ATTIVO. ME A CAMPO MAGNETICO FISSO (A COLLETTORE). (1/1)
13. ME A CAMPO ROTANTE. ME LINEARE. ME A MODULAZIONE DI FLUSSO. (2/0)
14. PERDITE E RENDIMENTO. TARGA. METODI DI ANALISI. (0/2)
CONOSCENZA E COMPRENSIONE (OF1): MATERIALI E CIRCUITI MAGNETICI. MODELLI E CARATTERISTICHE DELLE PRINCIPALI MACCHINE ELETTRICHE STATICHE E ROTANTI
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZE E COMPRENSIONE (OF2). DEFINIRE LE SPECIFICHE DELLE MACCHINE ELETTRICHE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.

UD2: TRASFORMATORE (ORE L/E 12/6)
21. TRASFORMATORE MONOFASE. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO. (2/0)
22. MODELLO NEL TEMPO E CIRCUITO EQUIVALENTE, MODELLO A REGIME. (2/0)
23. CARATTERISTICA ESTERNA, RENDIMENTO (1/1).
24. IDENTIFICAZIONE DEI PARAMETRI, COMPORTAMENTO A VUOTO E IN CORTO CIRCUITO, ASPETTI COSTRUTTIVI (1/1).
25. PARALLELO DI TRASFORMATORI. (1/1)
26. TRASFORMATORE TRIFASE. CONFIGURAZIONI MAGNETICHE, AVVOLGIMENTI, INDICI ORARI E GRUPPI, SIMBOLI GRAFICI RAPPRESENTATIVI, CIRCUITO EQUIVALENTE. (2/0)
27. FUNZIONAMENTO A CARICO EQUILIBRATO E SQUILIBRATO. COMPORTAMENTO A VUOTO E IN CORTO. PARALLELO. (1/1)
28. AUTOTRASFORMATORE MONOFASE E TRIFASE. IMPIEGO DEL TRASFORMATORE. RAFFREDDAMENTO. FUNZIONAMENTO IN TRANSITORIO. TRASFORMATORI DI MISURA. (2/0)
29. ESERCITAZIONE DI LABORATORIO. (0/2)
OF1: MODELLI E CARATTERISTICHE DEL TRASFORMATORE. SELEZIONE DEL TRASFORMATORE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.
OF2. ANALIZZARE IL FUNZIONAMENTO DEL TRASFORMATORE ATTRAVERSO IL MODELLO CIRCUITALE, DETERMINARNE IL COMPORTAMENTO IN FUNZIONE DELLA MODALITÀ DI REGOLAZIONE, DEFINIRNE LE SPECIFICHE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.

UD3: MACCHINA ASINCRONA (ORE L/E 12/6)
31. MACCHINE ROTANTI IN AC A TRAFERRO COSTANTE. APPLICAZIONI E TOPOLOGIE. AVVOLGIMENTI E CAMPI MAGNETICI DI STATORE. CAMPO AL TRAFERRO, COPPIE POLARI (2/0)
32. AVVOLGIMENTI TRIFASE, CAMPO ROTANTE, ESEMPI, AVVOLGIMENTI DI ARMATURA, FLUSSI DISPERSI, CENNI AGLI ASPETTI COSTRUTTIVI. (2/0)
33. MACCHINA ASINCRONA TRIFASE. AVVOLGIMENTI DI ROTORE, ROTORE AVVOLTO E A GABBIA, CAMPO DELLE CORRENTI ROTORICHE, INDUZIONE RISULTANTE AL TRAFERRO. MODELLO E CIRCUITO EQUIVALENTE. FLUSSI CONCATENATI E TENSIONI INDOTTE DI STATORE E ROTORE, EQUAZIONI DI EQUILIBRIO (1/1)
34. COPPIA ELETTROMAGNETICA, MODELLO NEL DOMINIO DEL TEMPO, MODELLO A REGIME, CIRCUITI EQUIVALENTI. FUNZIONAMENTO A ROTORE LIBERO E BLOCCATO. (2/0)
35. CARATTERISTICHE DELLA MACCHINA A REGIME. VALORI NOMINALI, FUNZIONAMENTO DA MOTORE, DA GENERATORE, DA FRENO. (1/1)
36. METODI DI AVVIAMENTO. METODI DI REGOLAZIONE DI VELOCITÀ. (2/0)
37. ESERCITAZIONE NUMERICA SULLA MACCHINA AC (0/2)
38. MACCHINA ASINCRONA CON ALIMENTAZIONE NON SINUSOIDALE O DISSIMMETRICA, TENSIONI E CORRENTI DI ARMATURA, CAMPI ARMONICI AL TRAFERRO, EQUAZIONI DI EQUILIBRIO, COPPIA ELETTROMAGNETICA. (2/0)
39. ESERCITAZIONE DI LABORATORIO (0/2)
OF1: MODELLI E CARATTERISTICHE DELLA MACCHINA ASINCRONA. REGOLAZIONE DI COPPIA, VELOCITÀ E POTENZA. SELEZIONE DELLA MACCHINA E RELATIVO SISTEMA DI REGOLAZIONE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.
OF2. ANALIZZARE IL FUNZIONAMENTO DELLA MACCHINA ATTRAVERSO IL MODELLO CIRCUITALE, DETERMINARNE IL COMPORTAMENTO IN FUNZIONE DELLA MODALITÀ DI REGOLAZIONE, SCEGLIERE LA MODALITÀ DI CONNESSIONE ALLA RETE E VALUTARNE LE PRESTAZIONI, DEFINIRNE LE SPECIFICHE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.

UD4: MACCHINA SINCRONA E A MAGNETI PERMANENTI (ORE L/E 7/5)
41. MACCHINA SINCRONA. APPLICAZIONI E TOPOLOGIE. AVVOLGIMENTI DI STATORE. ROTORE: INDUZIONE AL TRAFERRO E FEM. (2/0)
42. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO IN MODALITÀ GENERAZIONE. REAZIONE D’ARMATURA E REATTANZE DI MAGNETIZZAZIONE. REGIME IN ALIMENTAZIONE SIMMETRICA. (1/1)
43. GENERATORE SINCRONO AUTONOMO E CONNESSO ALLA RETE. ELEMENTI DI STABILITÀ STATICA E DINAMICA. CARICHI SBILANCIATI. MOTORI SINCRONI DI GRANDE POTENZA. (1/1)
44. MOTORI PM. PULSAZIONE DELLA COPPIA DI CARICO, AVVIAMENTO ASINCRONO. (2/0)
45. MOTORE SINCRONO PM MONOFASE O SPLIT-PHASE CAPACITOR. (1/1)
46. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO (0/2)

OF1: MODELLI E CARATTERISTICHE DELLA MACCHINA SINCRONA E A A MAGNETI PERMANENTI. REGOLAZIONE DI COPPIA, VELOCITÀ E POTENZA. SELEZIONE DELLA MACCHINA E RELATIVO SISTEMA DI REGOLAZIONE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.
OF2. ANALIZZARE IL FUNZIONAMENTO DELLA MACCHINA ATTRAVERSO IL MODELLO CIRCUITALE, DETERMINARNE IL COMPORTAMENTO IN FUNZIONE DELLA MODALITÀ DI REGOLAZIONE, SCEGLIERE LA MODALITÀ DI CONNESSIONE ALLA RETE E VALUTARNE LE PRESTAZIONI, DEFINIRNE LE SPECIFICHE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.

UD5: MACCHINA A COLLETTORE (ORE L/E 9/7)
51. MACCHINA A COLLETTORE. ELEMENTI COSTRUTTIVI DI STATORE E ROTORE, AVVOLGIMENTI DI ARMATURA. COMMUTATORE A SPAZZOLE. INDUZIONE AL TRAFERRO. MAGNETI PERMANENTI (PM) E CAMPO AL TRAFERRO, REAZIONE D’ARMATURA. (2/0)
52. LA COMMUTAZIONE, FORZA ELETTROMOTRICE (2/0)
53. MODELLO E CIRCUITO EQUIVALENTE (1/1)
54. CONNESSIONI DI ECCITAZIONE. MACCHINA DC. ECCITAZIONE SEPARATA O A PM. FUNZIONAMENTO A REGIME DA MOTORE E CONTROLLO DELLA VELOCITÀ. (2/0)
55. MOTORE AC UNIVERSALE. PROVE SULLA MACCHINA A COLLETTORE. (1/1)
56. PROVE SULLA MACCHINA A COLLETTORE. (1/1)
57. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO. (0/2)
58. ESERCITAZIONE NUMERICA DI RIEPILOGO. (0/2)
OF1: MODELLI E CARATTERISTICHE DELLA MACCHINA A COLLETTORE. REGOLAZIONE DI COPPIA, VELOCITÀ E POTENZA. SELEZIONE DELLA MACCHINA E RELATIVO SISTEMA DI REGOLAZIONE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.
OF2. ANALIZZARE IL FUNZIONAMENTO DELLA MACCHINA ATTRAVERSO IL MODELLO CIRCUITALE, DETERMINARNE IL COMPORTAMENTO IN FUNZIONE DELLA MODALITÀ DI REGOLAZIONE, SCEGLIERE LA MODALITÀ DI CONNESSIONE ALLA RETE E VALUTARNE LE PRESTAZIONI, DEFINIRNE LE SPECIFICHE IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE.




Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO È COSTITUITO DA LEZIONI TEORICHE (60% CIRCA), ESERCITAZIONI IN AULA, DI LABORATORIO E VISITE TECNICHE (40% CIRCA).
NELLE LEZIONI TEORICHE, IL DOCENTE COINVOLGE GLI STUDENTI RENDENDOLI PARTE ATTIVA NELLO SVILUPPO DELLA TRATTAZIONE DEGLI ARGOMENTI TEORICI, VERIFICANDO, AL TEMPO STESSO, IL GRADO DI MATURAZIONE DEI CONCETTI ESPOSTI FINO A QUEL MOMENTO.
NELLE ESERCITAZIONI IN AULA VENGONO ASSEGNATI, SVOLTI E COMMENTATI ESEMPI DI APPLICAZIONE DEGLI ARGOMENTI TEORICI. IL DOCENTE INIZIALMENTE ILLUSTRA LA CORRETTA PROCEDURA DI ANALISI O DI PROGETTO E, SUCCESSIVAMENTE, GLI STUDENTI VENGONO COINVOLTI NELLA RISOLUZIONE DEL PROBLEMA.
NELLE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO SI EFFETTUERANNO PROVE ED ESERCITAZIONI CON MACCHINE ELETTRICHE DI PICCOLA POTENZA E/O CON L’AUSILIO DEL CALCOLATORE.
L’INSEGNAMENTO È EROGATO IN PRESENZA. LA LINGUA DI INSEGNAMENTO È L’INGLESE. LA FREQUENZA (MIN=70%) È OBBLIGATORIA.
Verifica dell'apprendimento
LA PROVA DI ESAME È FINALIZZATA A VALUTARE, NEL COMPLESSO, LA CONOSCENZA E LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DEI CONCETTI PRESENTATI A LEZIONE, LA CAPACITÀ DI APPLICARE TALI CONOSCENZE ALL’ANALISI DI MACCHINE ELETTRICHE, L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO, LE ABILITÀ COMUNICATIVE E LA CAPACITÀ DI APPRENDERE.
[ESAME DI PROFITTO]. L’ESAME DI PROFITTO CONSISTE IN UNA PROVA PRATICA (CHE PREVEDE LA PRODUZIONE DI UN ELABORATO) E UN COLLOQUIO. LA PROVA PRATICA CONSISTE NELLA RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI DI MACCHINE ELETTRICHE MEDIANTE L’AUSILIO DEL CALCOLATORE E/O SIMULATORE E DI RISPOSTE A QUESITI. LA PROVA PRATICA POTRÀ ESSERE SOMMINISTRATA MEDIANTE TEST PREVALUTATO ATTRAVERSO LA PIATTAFORMA DI E-LEARNING MESSA A DISPOSIZIONE DALL’ATENEO.
[LA PROVA PRATICA]. GLI ARGOMENTI OGGETTO DEGLI ESERCIZI NELLA PROVA PRATICA INCLUDONO L’ANALISI DI UN PROBLEMA ELETTROMECCANICO IN PRESENZA DI UNA MACCHINA ELETTRICA STATICA O ROTANTE (TRASFORMATORE, MACCHINA ASINCRONA, A MAGNETI PERMANENTI O A COLLETTORE) PER MEZZO DEL MODELLO CIRCUITALE, IL DIMENSIONAMENTO E LA SCELTA DI UNA MACCHINA ELETTRICA IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE. GLI ARGOMENTI OGGETTO DI EVENTUALI DOMANDE A RISPOSTA APERTA SONO TUTTI QUELLI CONTENUTI NEL PROGRAMMA DELL’INSEGNAMENTO.
ESEMPI DI PROVA PRATICA SARANNO PUBBLICATI DURANTE IL CORSO SUL SITO WEB DI RIFERIMENTO DELL’INSEGNAMENTO.
LA VALUTAZIONE DELLA PROVA PRATICA TIENE CONTO DEI RISULTATI NUMERICI E DELLA CORRETTEZZA DELL’IMPOSTAZIONE. LA SCALA UTILIZZATA È LA SEGUENTE: A-OTTIMO, B-BUONO, C-DISCRETO, D-PIÙ CHE SUFFICIENTE, E-SUFFICIENTE, F-INSUFFICIENTE. PER L’ACCESSO AL COLLOQUIO È RICHIESTA UNA VALUTAZIONE PARI O SUPERIORE AL LIVELLO E-SUFFICIENTE.
[LA PROVA ORALE]. IL COLLOQUIO VERTE SUI CONTENUTI DELLA PROVA PRATICA E DEL PROGRAMMA. LO STUDENTE SARÀ ANCHE CHIAMATO AD ARGOMENTARE LE SCELTE EFFETTUATE NELLA PROVA PRATICA. LA VALUTAZIONE DEL COLLOQUIO TERRÀ CONTO DELLE CONOSCENZE DIMOSTRATE DALLO STUDENTE E DEL GRADO DEL LORO APPROFONDIMENTO, DELLA CAPACITÀ DI APPRENDERE DIMOSTRATA, DELLA CAPACITÀ DI APPLICAZIONE DEI CONTENUTI E DELLE COMPETENZE, DELLA QUALITÀ DELL’ESPOSIZIONE E DALLA QUALITÀ DELL’ELABORATO DISCUSSO.
[VALUTAZIONE FINALE]. LA VALUTAZIONE FINALE, ESPRESSA IN TRENTESIMI CON EVENTUALE LODE, TERRÀ CONTO DI ENTRAMBE LE PROVE.
IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE MANIFESTA QUALCHE INCERTEZZA NELL’APPLICAZIONE DEI METODI DI SOLUZIONE DEL PROBLEMA PROPOSTO E HA UNA LIMITATA MA SUFFICIENTE CONOSCENZA DEI PRINCIPALI ARGOMENTI STUDIATI.
IL LIVELLO MASSIMO (30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEI METODI ED È IN GRADO DI RISOLVERE I PROBLEMI PROPOSTI PERVENENDO IN MODO EFFICIENTE E ACCURATO ALLA SOLUZIONE E MOSTRA UNA NOTEVOLE CAPACITÀ DI COLLEGARE GLI ARGOMENTI STUDIATI.
LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI TEORICI E OPERATIVI E MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
TESTI NECESSARI
- ION BOLDEA, LUCIAN N. TUTELEA, ELECTRIC MACHINES: STEADY STATE PERFORMANCE WITH MATLAB, CRC PRESS, 2021.
- MATERIALE DIDATTICO DISPONIBILE NELL'AREA RISERVATA AL CORSO DEL PORTALE DI E-LEARNING DI ATENEO ELEARNING.UNISA.IT (ACCESSO CON CAU DI ATENEO)
TESTI CONSIGLIATI
- KUSKO, FITZGERALD, KINGSLEY, MACCHINE ELETTRICHE, FRANCO ANGELI
- ION BOLDEA, LUCIAN N. TUTELEA, ELECTRIC MACHINES: TRANSIENTS, CONTROL PRINCIPLES, FINITE ELEMENT ANALYSIS AND OPTIMAL DESIGN WITH MATLAB, CRC PRESS, 2021. ISBN 9780367375621
Altre Informazioni
INSEGNAMENTO EROGATO IN LINGUA INGLESE.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-18]