Regime quasi stazionario

Grandezze elettriche e la nozione di bipolo

Tensione elettrica: definizione operativa (il tensiometro), sue proprietà, legge delle tensioni (♦ pp.3-4).

Corrente elettrica: definizione operativa (l’amperometro), sue proprietà, legge delle correnti (♦ pp.5-

6). Bipolo elettrico e porta elettrica (♦ pp.7-8).

Potenza elettrica: definizione formale, deduzione operativa (il wattmetro), interpretazione fisica del

segno, convenzione degli utilizzatori e dei generatori (♦ pp.8-10)

Definizione di regime quasi stazionario e condizione di Abraham (♦ pp.2-3).

Equazione di Ohm per un bipolo Deduzione per via termodinamica dell’equazione di ohm per un bipolo e sua formalizzazione tipo serie

e parallelo (♦ pp.15-21)

Bipoli perfetti (♦ pp.21-22)

Regime stazionario

Analisi reti elettriche: Metodo ai potenziali indipendenti (♦ pp.38-41)

Riferendosi ad un esempio dedurre il metodo dei potenziali indipendenti. Illustrare il metodo per

ispezione applicato all’analisi nodale per dedurre direttamente il sistema [G][U]=[A*]. Infine

esemplificare l’applicazione del metodo nel caso in cui siano presenti lati tipo serie e generatori ideali

di tensione (♦ pp.27-30).

Principio di Sovrapposizioni delle Cause e degli Effetti (♦ pp.48-52)

Enunciare il principio nel caso generale. Sua particolarizzazione alle reti elettriche (ruolo di generatori,

resistenze, etc). Esemplificare l’applicazione del PSCE alle reti elettriche. Illustrare i limiti di

applicabilità del PSCE.

Teorema del generatore equivalente (♦ pp.52-56)

Enunciare il teorema del generatore equivalente ed evidenziare le sue particolarizzazioni serie

(Thevenin) e parallelo (Norton). Dimostrare il teorema di Thevenin. Esemplificare il teorema nei due

diversi casi.

Illustrare i limiti di applicabilità del teorema e il significato di equivalenza agli effetti esterni.

Reti e Campo magnetico

Campo magnetico � Analogia formale tra Campo Elettrico (CE) e Campo Magnetico (CM): tabella di corrispondenza

tra le grandezze elettriche e magnetiche, definizione di permeanza/riluttanza magnetica e fmm (♦

pp.89-95).

Esame di

PRINCIPI DI INGEGNERIA ELETTRICA PROF.SSA S. LEVA

ALLIEVI INGEGNERI GESTIONALI AA 2010-2011 SEDE DI MILANO

Elenco argomenti trattati nel corso

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� Criterio generale di costruzione di una rete magnetica a partire da un circuito magnetico

(riferendosi ad un esempio) (♦ pp.95-98).

� Chiarire i contenuti dell’analogia tra CE e CN dal punto di vista fisico (evidenziando le differenze

con il CE) (♦ pp.99-112 senza osservazioni).

� Formulare a partire dalla legge dell’induzione di Faraday la nozione di induttanza per un circuito

magnetico isolato (♦ pp.117-119, 147-150, 152);

� Calcolare, con riferimento ad un esempio semplice, l’induttanza associata ad un circuito ad un solo

solenoide;

� Energia nel campo magnetico: espressione e dimostrazione della stessa (♦ pp.132-136).

� Formulare a partire dalla legge dell’induzione di Faraday la nozione di auto e mutua induttanza per

un circuito magnetico a due avvolgimenti (♦ pp.159-162, 164-167);

� Il concetto di morsetti corrispondenti e la loro identificazione (♦ pp.167-171);

� Energia nel campo magnetico in presenza di due avvolgimenti: espressione e dimostrazione della

stessa (♦ pp.163-164).

Regime sinusoidale

Algebra dei fasori � Introdotto il concetto di fasore esplicitare il suo legame con le grandezze nel tempo

(trasformazione e antitrasformazione di una grandezza) (♦ pp.191-197)

� Dedurre, con riferimento al circuito serie R-L o R-L-C, il teorema di Kennelly-Steinmetz

(enunciare il teorema e riportare la tabella di “corrispondenza” tempo-frequenza che lo sintetizza)

(♦ pp.198-201).

� Uso dell’algebra dei fasori nell’analisi di reti elettriche in regime sinusoidale: condizioni richieste

per la sua applicabilità (♦ p.197).

Bilancio energetico in Regime Alternato Sinusoidale

� Potenza istantanea e sua particolarizzazione nel caso dei bipoli elementari passivi (♦ pp207-209);

� Deduzione, a partire dalla potenza istantanea, della potenza attiva, sua interpretazione fisica (♦

pp.213-214);

� Definizione della potenza reattiva e sua interpretazione fisica (♦ pp.215-216);

� Deduzione della potenza complessa e suo legame con le potenze attiva e reattiva (♦ pp.218-219);

� La potenza apparente definizione e legame con il cimento termico (♦ pp.214-215);

� Enunciare il corollario di Boucherot (♦ pp.225-227);

� Rifasamento.

Reti trifase (♦ pp. 56-61, 232-245)

Reti trifase � Necessità del loro impiego

� Il tri-polo e le sue grandezze caratteristiche (tensioni e correnti di fase e/o linea, potenza)

� La formalizzazione fasoriale delle grandezze caratteristiche del tripolo. Definizione di centro

concreto e teorico. Metodi per la materializzazione di un centro teorico.

� Le potenze in una rete trifase: il Teorema di Aron

Reti trifase simmetriche ed equilibrate � Definizione e proprietà di una rete trifase simmetrica ed equilibrata

� Le potenza istantanea, attiva, reattiva ed apparente

3

� Rete monofase equivalente

� La presenza del neutro: opportunità del suo impiego

Transitori (♦ pp. 268-285)

Fenomeni transitori per reti lineari tempo-invarianti del I ordine � Dedurre, basandosi su un esempio, le relazioni che governano un fenomeno transitorio spiegando

il significato fisico dei termini che la compongono.

� Precisata la differenza concettuale fra le nozioni di variabile di stato e di rete dedurre la formula

generale che descrive il transitorio di entrambi i tipi di grandezze.

� Illustrare il metodo per ispezione.

Macchine elettriche

Trasformatore (♠ par.I.1, I.2 (pp.1-2), par I.4 (pp.14-20), oss.I-13, cap.2 pp.55-68);

� Necessità del suo impiego in una rete di potenza e suo principio di funzionamento alla luce della

legge di Faraday

� Deduzione con riferimento a 2 avvolgimenti del suo modello secondo il metodo delle induttanze di

Maxwell e corrispondente rete elettrica a T; limiti del modello di Maxwell;

� Il caso di avvolgimenti non confrontabili: deduzione del modello di Steinmetz a partire dalle

equazioni di Ohm alle due porte

A partire dal modello di Steinmetz del trasformatore (con riferimento a 2 avvolgimenti):

� Rappresentare il modello completo del trasformatore comprensivo degli elementi resistivi:

descrivere tutti gli elementi presenti nel circuito.

� Modelli ridotti: dalla rete a completa (detta a T) alle reti ridotte (dette a Γ) definendo gli elementi

circuitali serie e derivati e il legame con quelli della rete completa;

� Illustrare le prove a vuoto e in corto circuito e la conseguente identificazione dei parametri serie e

derivati dei circuiti ridotti;

� Elencare i dati di targa ed il loro significato.

Nozioni di Conversione Elettromeccanica (♣).

� Generalità sulle macchine rotanti:

� Principi di conversione elettromeccanica: forza agente su un sistema elettromeccanico a un

avvolgimento;

� Il campo magnetico rotante: dall’avvolgimento monofase al caso di più avvolgimenti.

� Il caso trifase: il teorema di G. Ferraris (enunciato e dimostrazione).

Elettronica applicata

I circuiti di raddrizzamento monofase � Il circuito a singola semionda: descrizione del suo principio di funzionamento e delle forme d’onda

di tensione e di corrente presenti nei punti principali del circuito;

� Il circuito a ponte di diodi: descrizione del suo principio di funzionamento e delle forme d’onda di

tensione e di corrente presenti nei punti principali del circuito.

Amplificatori operazionali � Proprietà dell’amplificatore operazione ideale

� Configurazioni base (invertente, non invertente, derivatore e integratore)

� Convertitore Digitale-Analogico

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Riferimenti bibliografici Si fa riferimento ai seguenti testi:

a) A.P. Morando, S. Leva; Elettrotecnica-Reti Campi, Esculapio Editore, Bologna, 2001 (♦);

b) A.P. Morando, S. Leva, Elettrotecnica-Mutuo induttore tempo invariante, Bologna, 2001 (♠);

c) A.P. Morando, S. Leva, Appunti di Macchine Elettriche (Fotocopie disponibili ♣).

d) A.P. Morando, A. Gandelli, S. Leva, Esercizi di Elettrotecnica, Esculapio Editore, Bologna, 2001.

02 Marzo 2011 sonia leva