57950 - MACCHINE ELETTRICHE L

Conoscenze e abilità da conseguire

Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire le conoscenze di base, metodologiche ed operative, per lo studio delle principali macchine elettriche. Vengono inoltre esaminate le loro caratteristiche di funzionamento nei diversi ambiti operativi.
Conoscenze e abilità
Capacità di valutare le problematiche di carattere energetico associate al funzionamento delle macchine elettriche. Abilità all'impiego dei modelli matematici delle macchine per il calcolo delle prestazioni. Capacità di analizzare le diverse situazioni di esercizio delle macchine.

Contenuti

Generalità
Richiami sulle leggi dell'elettromagnetismo e sulle principali proprietà dei materiali conduttori, dielettrici e ferromagnetici impiegati nella realizzazione delle macchine elettriche.
Cenni sui fenomeni termici transitori nelle macchine elettriche, normative di riferimento.
Trasformatori
Forma e realizzazione dei circuiti magnetici e degli avvolgimenti. Definizioni relative ai flussi dispersi. Circuito elettrico equivalente, perdite nel ferro, saturazione del nucleo magnetico. Funzionamento in regime sinusoidale, diagramma vettoriale. Funzionamento a carico, potenza nominale e rendimento. Variazione di tensione da vuoto a carico. Prove a vuoto ed in corto circuito, determinazione dei parametri caratteristici. Funzionamento in parallelo, determinazione delle condizioni ideali. Trasformatore trifase, circuiti magnetici, tipo di collegamento degli avvolgimenti primari e secondari, gruppo di appartenenza. Funzionamento in regime sinusoidale simmetrico ed equilibrato. Cenni sui trasformatori di misura.
Macchine rotanti
Generalità.
Forme costruttive delle macchine rotanti, nomenclatura, circuito magnetico. Avvolgimenti per corrente alternata. Distribuzione del campo magnetico al traferro. Il campo magnetico rotante. Calcolo della forza elettromotrice indotta. Avvolgimenti, fattore d'avvolgimento.

Macchina asincrona
Generalità, struttura e nomenclatura.
Principio di funzionamento. Equazioni del circuito magnetico. Funzionamento in regime sinusoidale, a vuoto ed a carico. Circuito elettrico equivalente. Bilanci energetici, rendimento. Diagrammi vettoriali. Espressione della coppia, coppia massima, stabilità. Prove sulla macchina. Cenni sugli effetti dei campi armonici di ordine superiore. Macchine asincrone con rotore a gabbia di scoiattolo. Avviamento e regolazione della velocità. Cenni sul motore asincrono monofase.
Macchina sincrona
Generalità, tipi di struttura, nomenclatura, principio di funzionamento.Macchina a rotore isotropo, funzionamento a vuoto ed a carico in regime sinusoidale. Il diagramma di Behn-Eschemburg.
Macchina a poli salienti, reazione d'armatura in linearità magnetica, reattanze sincrone lungo gli assi longitudinale e trasversale. Diagramma di Arnold-Blondel.
Coppia elettromagnetica, limiti di stabilità in regime statico e dinamico, oscillazioni pendolari, avvolgimenti smorzatori. Funzionamento di un generatore sincrono in parallelo a rete di potenza infinita. Curva limite di prestazione (Capability). Macchine sincrone a magneti permanenti.

Macchina a corrente continua
Generalità, struttura e nomenclatura. L'indotto a tamburo, spazzole e collettore. Cenni sugli avvolgimenti per macchine a corrente continua. Il funzionamento a vuoto. Il funzionamento a carico e la reazione d'armatura. Equazioni della macchina in regime dinamico e stazionario. Coppia elettromagnetica. La commutazione nel caso ideale. Connessioni del circuito di eccitazione. Caratteristiche esterne dei generatori, regolazione della tensione, eccitazione compound. Caratteristiche meccaniche dei motori. Reversibilità del funzionamento delle macchine.

Testi/Bibliografia

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

E. Di Pierro: Costruzioni elettromeccaniche (vol. I e II). Eedizioni Scientifiche Siderea, Roma

L. Fusco, D. Iannuzzi, E. Pagano, L. Piegari: Macchine elettriche. Liguori Editore, Napoli

M. Kostenko, l. Piotrovsky: Electrical machines, (vol. I e II). Mir Publishers Moscow

Copia delle presentazioni video utilizzate durante l'insegnamento

Sono inoltre disponibili appunti tratti dalle lezioni 

Metodi didattici

Il corso prevede ore di lezione ed ore di esercitazione ove vengono sviluppati esempi applicativi.

Le esercitazioni proposte richiedono l'uso di calcolatrici tascabili, tabelle e grafici dedotti da cataloghi commerciali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova finale di verifica dell'apprendimento consiste nel superamento di una prova scritta e di una prova orale su tre delle principali tematiche del Corso.

Strumenti a supporto della didattica

Durante il Corso saranno anche utilizzate presesentazioni audiovisive, saranno mostrati modelli funzionanti e sarà utilizzato software per l'analisi delle strutture elettromagnetiche.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giovanni Serra