DISPOSITIVI ELETTRICI INDUSTRIALI

Anno accademico 2022/2023 - Docente: TOMMASO SCIMONE

Risultati di apprendimento attesi

L’obiettivo del corso è quello di fornire conoscenze basilari sulle principali apparecchiature elettriche in ambito industriali. Saranno fornite le nozioni relative ai sistemi elettrici al fine di sviluppare la comprensione dell’utilizzo dell’energia elettrica nelle sue principali applicazioni e le competenze di base per la progettazione  degli impianti elettrici. Ulteriore obiettivo è quello di fornire la capacità di comunicazione e di comprensione del linguaggio tecnico per il confronto con altre figure professionali.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali su argomenti di teoria svolte tramite videoproiettore. Esercitazioni svolte in aula tramite videproiettore con l'utilizzo della piattaforma di programmazione e calcolo numerico Matlab/Simulink. Laboratori didattici per lo svolgimento di prove sulle macchine elettriche.  Svolgimento collettivo di esercizi numerici.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Prerequisiti richiesti

Sono richieste le conoscenze propedeutiche dei corsi di Fisica II e di Elettrotecnica. 

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

1.              RICHIAMI DI ELETTROTECNICA

Circuiti elettrici. Reti in regime alternato sinusoidale. Potenza istantanea. Potenza in regime sinusoidale: Potenza Attiva e Reattiva in circuiti monofase e trifase. Principali vantaggi dei sistemi trifase. Rifasamento.

2.       SISTEMI ELETTRICI

2.1 ASPETTI GENERALI

Definizione. Classificazione dei sistemi elettrici e tensioni nominali. Classificazione rispetto al collegamento di terra. Potenza convenzionale e corrente di impiego. Determinazione dei carichi convenzionali.  Fattori di utilizzazione e contemporaneità.

2.2 SICUREZZA ELETTRICA

Distinzione tra contatti diretti e indiretti. Il terreno conduttore elettrico/ Impianto di terra. Generalità̀ sulla protezione contro i contatti indiretti. Tipi di isolamento. Massa e massa estranea. Misure di protezione contro i contatti indiretti e classificazione degli apparecchi elettrici. Corrente elettrica e corpo umano. Cenni di elettrofisiologia. Effetti fisiopatologici della corrente elettrica sul corpo umano. Limiti di pericolosità della corrente elettrica sul corpo umano. Resistenza elettrica del corpo umano. Pericolosità del percorso. Curva di sicurezza. Pericolosità della tensione al variare della frequenza. Protezione contro i contatti indiretti nei sistemi TT. Requisiti della protezione. Protezione mediante dispositivi a massima corrente. Interruttore differenziale. Protezione mediante interruttore differenziale. Selettività delle protezioni. Relè di tensione.

2.3 SOVRACORRENTI, E SISTEMI DI PROTEZIONE

Protezioni dalle sovracorrenti.  Protezione magnetotermica di massima corrente. Interruttori automatici per bassa tensione. Fusibili. Limitazione della corrente di corto-circuito. Requisiti richiesti dalle Norme. Protezione unica e distinta per sovraccarico e cortocircuito. Protezione dei conduttori di fase e di neutro. Selettività delle protezioni dalle sovracorrenti

 

3. MACCHINE ELETTRICHE

3.1 INTRODUZIONE ALLE MACCHINE ELETTRICHE.

Definizione di Macchina Elettrica. Classificazione delle macchine elettriche: Statiche, Rotanti. Classificazione delle macchine rotanti. Concetto di reversibilità̀ della conversione di energia nelle macchine elettriche. Definizione di rendimento effettivo e rendimento convenzionale.

3.2 TRASFORMATORE.

Caratteristiche costruttive e principio di funzionamento. Trasformatore ideale. Trasformatore reale. Circuito Equivalente. Modello circuitale del Trasformatore reale Lineare. Circuiti Equivalenti Semplificati. Dati di Targa del Trasformatore. Tipo di Servizio.  Identificazione dei parametri del trasformatore mediante le prove a vuoto ed in corto circuito. Bilancio Energetico. Gestione efficiente dei trasformatori.

3.3 MACCHINE ROTANTI

Macchine Elettriche Rotanti in AC

Classificazione. Macchine Isotrope ed Anisotrope. Relazione tra periodo elettrico e periodo meccanico. Rappresentazione analitica e grafica di un campo magnetico rotante. Rappresentazione analitica e grafica di un campo magnetico pulsante.

Macchine Asincrona

Caratteristiche costruttive e principio di funzionamento. Macchina con rotore a gabbia o rotore avvolto. Relazioni fondamentali. Scorrimento. Modello circuitale di un motore ad induzione. Caratteristica meccanica velocità-coppia. Coppia di avviamento e coppia nominale. Azionamenti a velocità variabile. Identificazione dei parametri caratteristici della macchina: prova a vuoto, prova a rotore bloccato. Inversione di velocità. Applicazioni. Gestione energetica dei motori asincroni.

4. CONVERSIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA

1.1.  ASPETTI GENERALI

Introduzione ai sistemi di conversione. I dispositivi di potenza cenni introduttivi. Dispositivi controllati e non controllati Caratteristiche ideali. Perdite di conduzione e commutazione. Modulazione PWM. I  convertitori DC/DC- Buck, Boost e Buck-Boost. Raddrizzatori. Concetti fondamentali sugli inverter. Inverter monofase, inverter a mezzo ponte, inverter a ponte. Inverter trifase. Tecniche di modulazione dei convertitori elettronici di potenza.

5. ILLUMINAZIONE

Grandezze illuminotecniche. Flusso luminoso. Rendimento luminoso. Intensità luminosa. Illuminamento E. Luminanza. Qualità della luce. Indice di resa cromatica. Sorgenti luminose. Efficientamento di impianti di illuminazione. Relamping e Retrofit. Valutazione della convenienza dell’installazione di LED. Analisi prezzi.

6. EFFICIENZA ENERGETICA E SOGGETTI COINVOLTI

La figura dell’Esperto Gestione Energia (EGE), ESCo e Contratti di Rendimento Energetico, Titoli di Efficienza Energetica.

Testi di riferimento

  1. A. Reatti, F. Corti “ Efficienza Energetica. Ottimizzazione tecnico economica delle utenze elettriche” - ESCULAPIO. 

  2.  G. Conte “Impianti elettrici” vol. I e II – HOEPLI.

  3.  N. Mohan T. M. Undeland, W. P. Robbins “Elettronica di potenza. Convertitori e applicazioni” - HOEPLI.

  4. Altro materiale.

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Sistemi Elettrici2, 4
2Macchine elettriche 1, 4
3Conversione dell'energia elettrica3, 4
4Illuminazione1, 4
5Efficienza energetica e soggetti coinvolti4

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Colloquio orale.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.

E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof. A. Pagano.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  1. Classificazione degli impianti elettrici;
  2. L'interruttore differenziale;
  3. Circuito equivalente trasformatore;
  4. Dati di targa del trasformatore;
  5. Principio di funzionamento della macchina asincrona;
  6. Convertitori DC/DC;
  7. Inverter;
  8. Sorgenti luminose.
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