APPLICAZIONI INDUSTRIALI ELETTRICHE + ELEMENTI DI ELETTRONICA

Crediti: 
9
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

APPLICAZIONI INDUSTRIALI ELETTRICHE

1) Conoscenza e comprensione

Il modulo di Applicazioni Industriali Elettriche fornirà agli studenti agli studenti dei corsi non-elettrici una conoscenza di base:
- del comportamento dei sistemi elettrici in condizioni stazionarie, quasi stazionarie e in transitorio;
- dei sistemi elettromeccanici;
- delle tecniche di analisi dei circuiti elettrici lineari;
- dei concetti di potenza attiva e reattiva in regime periodico;
- del comportamento energetico dei sistemi elettrici;
- del comportamento dei circuiti magnetici in condizione di linearità.

2)Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente che avrà frequentato e superato l’esame finale sarà in grado di:
- affrontare l’analisi e la sintesi delle reti e dei sistemi elettrici elementari; interpretare gli schemi di base degli impianti elettrici;
- dimensionare il rifasamento degli impianti elettrici;
- riconoscere e utilizzare i principali strumenti di misura delle grandezze elettriche;

ELEMENTI DI ELETTRONICA

1) Conoscenza e comprensione

Scopo del modulo di Elementi di elettronica è fornire agli studenti una conoscenza di base di:
- tecniche di analisi dei sistemi lineari del primo e del secondo ordine nel dominio della frequenza
- funzioni di trasferimento e funzioni di risposta armonica
- comportamento e caratteristiche dei sistemi in retroazione
- tecniche di valutazione della stabilità dei sistemi lineari
- circuiti per l'elaborazione analogica dei segnali basati sul amplificatori operazionali

2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Le competenze che lo studente potrà acquisire con questo insegnamento sono:
- analizzare il comportamento dei sistemi lineari, con particolare riferimento ai sistemi del primo e del secondo ordine, mediante analisi nel dominio della frequenza
- analizzare comportamento e stabilità dei sistemi in retroazione
- analizzare il funzionamento di semplici circuiti basati su amplificatori operazionali

Prerequisiti

Lo studente deve mostrare familiarità con gli insegnamenti di base impartiti nei primi anni di corso.
(Analisi matematica 1, Analisi matematica 2, Fisica generale 1, Fisica generale 2)

Contenuti dell'insegnamento

APPLICAZIONI INDUSTRIALI ELETTRICHE

a) Sistemi elettrici in regime stazionario
b) Sistemi elettrici in regime quasi stazionario (sinusoidale)
c) Sistemi elettrici in regime dinamico.
d) Circuiti magnetici

ELEMENTI DI ELETTRONICA

1) Modelli matematici dei sistemi lineari meccanici, elettrici ed elettro- meccanici
2) Analisi dei sistemi lineari nel dominio della frequenza
3) Amplificatori operazionali e loro applicazioni

Programma esteso

APPLICAZIONI INDUSTRIALI ELETTRICHE

a) Sistemi elettrici in regime stazionario
Caratteristiche dei bipoli fondamentali: generatori ideali di tensione e generatori ideali di corrente, resistori, comportamento energetico. Convenzioni sui bipoli: convenzione dell’utilizzatore, convenzione del generatore. Uso dei principi di Kirchhoff per l’analisi delle reti. Resistenze 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. Adattamento Carico sorgente
b) Sistemi elettrici in regime quasi stazionario (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. Rifasamento di utilizzatori monofase.
I principali strumenti di misura delle grandezze elettriche.
Sistemi trifase simmetrici ed equilibrati. Potenza nei sistemi trifase in regime sinusoidale. Rifasamento di utilizzatori trifase. Misura della potenza nei sistemi trifase, inserzione Aron.
c) Sistemi elettrici in regime dinamico.
Generalità, reti del primo ordine e reti del secondo ordine. Linearità e condizioni iniziali. Evoluzione libera e risposta forzata. Sviluppo in serie secondo Fourier, integrale di Fourier.
d) Circuiti magnetici
Definizione di circuito magnetico.
Comportamento dei materiali ferromagnetici (richiami) L’analisi e la sintesi dei circuiti magnetici elementari.

ELEMENTI DI ELETTRONICA

1) Modelli matematici dei sistemi lineari meccanici, elettrici ed elettro- meccanici
Esempi di Modelli matematici di sistemi lineari meccanici, elettrici ed elettro-meccanici. Linearità e linearizzazione. Risposta dinamica dei sistemi del 1° e del 2° ordine. Sistemi del 2° ordine sottosmorzati: parametri della risposta al gradino.
2) Analisi dei sistemi lineari nel dominio della frequenza
Trasformata di Laplace: esempi e proprietà. Funzioni di trasferimento. Risposta al gradino dei sistemi desistemi del 1° e del 2° ordine. Sistemi in serie. Sistemi in retroazione. Stabilità e poli della funzione di trasferimento. Regime periodico: fasori e funzione di risposta armonica. Diagrammi di Bode: costruzione dei diagrammi asintotici. Criterio di stabilità di Bode.
3) Amplificatori operazionali e loro applicazioni
Amplificatori e funzioni di rete. Amplificatori differenziali. Amplificatori operazionali ideali. Applicazioni degli amplificatori operazionali: amplificatore di tensione non invertente ed invertente; inseguitore; sommatore; amplificatore differenziale; integratore; filtro passa-basso. Non-idealità degli amplificatori operazionali: tensione di offset, rapporto di reiezione di modo comune (CMRR).

Bibliografia

APPLICAZIONI INDUSTRIALI ELETTRICHE

• G. Rizzoni “Elettrotecnica principi e applicazioni” McGraw-Hill
• G.Fabricatore, “Elettrotecnica ed applicazioni”, Ed. Liguori

ELEMENTI DI ELETTRONICA

W. Bolton, "Mechatronics - electronic control systems in mechanical and electrical engineering", 4th ed., Pearson Educational, ISBN 978-0-13- 240763-2.

Metodi didattici

Lezioni frontali. E’ previsto lo svolgimento di esercizi in aula, svolti sia dal
docente che dagli studenti.

Modalità verifica apprendimento

L’esame consiste in una prova orale. L'orale è unico per i due moduli integrati di "Applicazioni industriali elettriche" ed "Elementi di elettronica".
Per quanto riguarda il modulo di Applicazioni industriali elettriche l'esaminando dovrà dimostrare di essere in grado di effettuare l'analisi e la sintesi dei sistemi elettrici nel dominio del tempo includendo anche l'analisi energetica. Dovrà inoltre dimostrare la capacità di utilizzare in modo efficace i metodi di analisi dei circuiti elettrici e magnetici.
Per quanto riguarda il modulo di elementi di elettronica l'esaminando dovrà dimostrare di essere in grado di effettuare l'analisi e la sintesi dei sistemi elettrici nel dominio del tempo includendo anche l'analisi energetica. Dovrà inoltre dimostrare la capacità di utilizzare in modo efficace i metodi di analisi dei circuiti elettrici e magnetici.
Durante la prova lo studente dovrà dimostrare di conoscere e saper applicare le tecniche di analisi dei sistemi lineari trattate nel corso, e di saper analizzare il comportamento di semplici circuiti basati su amplificatori operazionali. Si attribuisce importanza anche all'analisi quantitativa.