B2377 - ELECTRIC ENERGY CONVERSION

Conoscenze e abilità da conseguire

The course delivers the principles of electromechanical energy conversion and suitable skills for the analysis of the main electrical machines for residential and industrial applications, along with the principles of power electronics devices and basic architectures.

Contenuti

Il corso in lingua inglese è rivolto agli studenti dei Corsi di Laurea in Ingegneria Meccanica e Ingegneria Nautica e mira a fornire gli strumenti essenziali per capire la struttura e il funzionamento delle principali macchine elettriche e definire i principi della conversione elettromeccanica dell'energia.

La prima parte del corso è dedicata allo studio del principio di funzionamento dei convertitori elettronici più diffusi in ambito industriale. La seconda parte del programma sono prese in esame la struttura e le caratteristiche delle principali macchine elettriche. Alfine di integrare le lezioni frontali saranno presi in esame cataloghi reali e casi applicativi.

 

 

Conversione statica dell'energia elettrica

Introduzione alle fisica dei materiali semiconduttori

Dispositivi elettronici di potenza per la conversione statica: DIODI, MOSFET, IGBT.

I convertitori AC/DC:

• Il raddrizzatore monofase non controllato con carico ohmico-induttivo.
• Il raddrizzatore monofase non controllato con carico ohmico-capacitivo.
• Il raddrizzatore trifase non controllato con carico ohmico-induttivo.
• Il raddrizzatore trifase non controllato con carico ohmico-capacitivo.
  

I convertitori DC/DC:

• Il chopper a 1 quadrante.
• Il chopper a 2 quadranti (Half Bridge).
• Il chopper a 4 quadranti (Full bridge).
• La tecnica di modulazione di tipo PWM per convertitori DC/DC.
• La regolazione della tensione e nei convertitori DC/DC.
  

I convertitori DC/AC:

• Il ramo di Inverter
• L’inverter monofase.
• L’inverter trifase.

 

 

Conversione elettromeccanica dell'energia

Principi di conversione elettromeccanica dell'energia.

Macchina in corrente continua.

• Geometria di macchina e il principio di funzionamento.

• Espressione della coppia, circuito elettrico equivalente e la caratteristica meccanica.

• Funzionamento da motore e da generatore. Principio di controllo della coppia e della velocità.

• Indebolimento di campo e zone di funzionamento a coppia e potenza costante.

 

Macchina sincrona trifase e il motore brushless.

• Il campo magnetico rotante.

• Geometria di macchina e il principio di funzionamento.

• Espressione della coppia, circuito elettrico equivalente e la caratteristica meccanica.

• Funzionamento da motore e da generatore.

 

Macchina asincrona trifase.

• Geometria di macchina e il principio di funzionamento.

• Espressione della coppia, circuito elettrico equivalente e la caratteristica meccanica.

• Funzionamento da motore e da generatore.

• Problemi all'avviamento.

• Controllo V/f.

Testi/Bibliografia

Il corso presenta e compendia diversi argomenti e pertanto saranno distribuite allo studente dispense redatte direttamente dal docente e rese disponibili attraverso la piattaforma Insegnamenti On Line.

Vengono inoltre segnalati i seguenti testi di riferimento:

 

1. A. E. Fitzgerald, C. Kingsley, A. Kusko: Macchine elettriche. Franco Angeli

 

2. M. Rashid, "Elettronica di potenza. Vol.1, dispositivi e circuiti", Pearson-Prentice Hall, 2007, 3a edizione

 

3. N. Mohan, T. Undeland, W. Robbins, "Elettronica di potenza: convertitori e applicazioni", Hoepli, 2005, 3a edizione

Metodi didattici

Le lezioni frontali in aula sono integrate con esercitazioni al calcolatore. Durante tali esercitazioni, gli studenti potranno simulare il comportamento delle macchine elettriche, dei principali dispositivi a semiconduttore per l’elettronica di potenza e dei circuiti studiati durante il corso.

 

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene mediante una prova scritta, che ha lo scopo di esaminare l'acquisizione delle conoscenze previste dal programma.

La prova scritta prevede 7 domande vero/falso, uno esercizio numerico, e 2 domande a risposta aperta.

Durante l'esame verrà valutata la capacità dello studente di:

- utilizzare correttamente gli strumenti dell'elettrotecnica e della conversione elettromeccanica dell'energia;

- descrivere il principio di funzionamenti dei convertitori statici di potenza e delle macchine elettriche;

- rappresentare in modo appropriato i principi di funzionamento delle macchine elettriche.

La valutazione finale terrà conto della capacità espositiva, della autonomia e della proprietà di linguaggio nel presentare le risposte ai quesiti.

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni ed esercitazioni sono svolte con l'ausilio di PC e videoproiettore (Power Point, MATLAB)

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Michele Mengoni