ELECTRICAL MACHINES

Anno accademico 2017/2018 - 1° anno
Docente: Mario CACCIATO
Crediti: 9
SSD: ING-IND/32 - Convertitori, Macchine e Azionamenti elettrici
Modalità di erogazione: Tradizionale
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 146 di studio individuale, 49 di lezione frontale, 30 di esercitazione
Semestre:
ENGLISH VERSION

Obiettivi formativi

Il corso ha lo scopo di fornire conoscenze di base ed avanzate sulle macchine elettriche, in linea con quanto richiesto nelle moderne applicazioni e propedeutiche per il controllo. Lo studio delle macchine elettriche inizierà richiamando i principi di funzionamento delle macchine ed i relativi circuiti equivalenti a regime, quindi, proseguirà con lo studio dei modelli in transitorio ricavati secondo la teoria generalizzata delle macchine elettriche (o dei riferimenti arbritari). Al termine del corso, lo studente avrà acquisito le conocscenza che gli permettaranno di utilizzare le macchine elettriche in regime statico e dinamico in tutte le applicazioni industriali e civili quali la trazione elettrica, la produzione e conversione d'energia, anche da fonti rinnovabili, e con particolare attenzione al risparmio energetico.


Prerequisiti richiesti

Sono richieste le conoscenze propedeutiche dei corsi di Fisica II e di Elettrotecnica. E' consigliato, ma non indispensabile, aver seguito un corso di base sulle macchine elettriche.


Frequenza lezioni

La frequenza è obbligatoria. Si ricorda che per ottenere l'idoneità lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle ore del corso.


Contenuti del corso

Topic 1: Fundamentals of Electric Circuits (review)

  • Phasor theory
  • Three-phase circuits
  • Real, reactive and complex power

Topic 2: Magnetic Circuits and Magnetic Materials

  • Flux Linkage, Inductance and Energy
  • Electromechanical- Energy-Conversion Principles
  • Heating

Topic 3: Transformers

  • Single phase and three-phase transformer
  • Principles of operation
  • Steady-state equivalent circuits
  • No-load and short-circuit condition

Topic 4: Introduction to Rotating Machines

  • Principles of operation and steady-state equivalent circuits of a dc machine
  • Speed-Torque characteristics of a separately excited dc machine
  • Space-phasor theory: the dq0 transformation
  • Rotating magnetic field

Topic 5: AC Machines

  • Principles of operation and steady-state equivalent circuits of a synchronous machine
  • Theory and models of synchronous machine with and without saturation: Behn-Eshemburg, Potier, qd axes, Arnold-Blondel
  • Capability curves of a synchronous machine
  • Principles of operation and steady-state equivalent circuits of an induction machine
  • Speed-Torque characteristics of an induction machine
  • Model of synchronous and induction machines in qd0 reference frame
  • Torque equations

Testi di riferimento

  1. Electric Machinery by A. E. Fitzgerald, C. Kingsley, Jr., S. D. Umans. , 7th Edition, McGraw-Hill, 2013
  2. Electric Machinery Fundamentals by Stephen J. Chapman, 4th Edition, McGraw-Hill, 2005
  3. Macchine Elettriche by S. Crepaz, CittàStudi, 1996
  4. Analysis of electric machinery by P.C. Krause, Mc Graw Hill, 1986
  5. Electrical Machines voll. l e 2 by M. Kostenko, L. Piotrovski, MIR Mosca libreria Italia-URSS
  6. Macchine Elettriche by A. Consoli, Notes
  7. Slides presented at the lessons


Programmazione del corso

 *ArgomentiRiferimenti testi
1*Principio di funzionamento del trasformatore 
2*Proprietà magnetiche dei materiali e perdite nei materiali ferromagnetici 
3*Campo magnetico rotante 
4*Principio di funzionamento della macchina a induzione 
5*Principio di funzionamento della macchina sincrona 
6*Teoria generalizzata delle macchine elettriche 
7*Espressione analitica della coppia e caratteristica meccanica della macchina a induzione 
8*Espressione analitica della coppia e caratteristica pseudo-meccanica della macchina sincrona 
9*Reazione d'indotto 
10*Caratteristiche costruttive e principio di funzionamento della macchina a c.c. 
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Oral examination


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Principi di funzionamento delle quattro macchine.

Circuito agli qd0 della macchina asincrona e della macchina sincrona.

Calcolo della coppia a regime, espressione della coppia in regime qualunque.