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B002350 - MACCHINE ELETTRICHE
Principali informazioni
Lingua Insegnamento
Libri di testo consigliati
Obiettivi Formativi
Prerequisiti
Metodi Didattici
Modalità di verifica apprendimento
Programma del corso
Anno Accademico 2012-13
Coorte 2011 - Laurea Triennale (DM 270/04) in INGEGNERIA MECCANICA
Anno di corso
Secondo Anno - Secondo Semestre
Dipartimento di Afferenza
Ingegneria Industriale
Tipo insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Settore Scientifico disciplinare
ING-IND/32 - CONVERTITORI, MACCHINE E AZIONAMENTI ELETTRICI
Crediti Formativi
6
Ore Didattica
54
Periodo didattico
11/03/2013 ⇒ 10/06/2013
Frequenza Obbligatoria
No
Tipo Valutazione
Voto Finale
Programma del corso
mostra
Docenza
Mutuazione
Insegnamento mutuato da:
B020639 - MACCHINE ELETTRICHE
Laurea Magistrale in INGEGNERIA ELETTRICA E DELL'AUTOMAZIONE
B020639 - MACCHINE ELETTRICHE
Laurea Magistrale in INGEGNERIA ELETTRICA E DELL'AUTOMAZIONE
Lingua Insegnamento
Italiano
Libri di testo consigliati (Cerca nel catalogo della biblioteca)
Appunti delle lezioni e slide fornite dal docente.
Gaetano Conte: Macchine Elettriche – Ed. Hoepli
Fitzgerald-Kinglsey Jr.-Kusko:Macchine elettriche - Franco Angeli Editore, 1981.
Mario Pezzi: Macchine Elettriche – Ed. Zanichelli;
Gaetano Conte: Macchine Elettriche – Ed. Hoepli
Fitzgerald-Kinglsey Jr.-Kusko:Macchine elettriche - Franco Angeli Editore, 1981.
Mario Pezzi: Macchine Elettriche – Ed. Zanichelli;
Obiettivi Formativi
Il corso di Macchine Elettriche ha l’obiettivo di fornire le conoscenze di base relativo al funzionamento e all’impiego delle macchine elettriche in campo industriale.
Di ciascuna di esse viene analizzato il principio di funzionamento e vengono ricavati le equazioni fondamentali, gli schemi equivalenti ed i diagrammi caratteristici. Particolare attenzione é dedicata ai criteri di scelta, installazione, messa in servizio e manutenzione delle macchine.
Di ciascuna di esse viene analizzato il principio di funzionamento e vengono ricavati le equazioni fondamentali, gli schemi equivalenti ed i diagrammi caratteristici. Particolare attenzione é dedicata ai criteri di scelta, installazione, messa in servizio e manutenzione delle macchine.
Prerequisiti
Una conoscenza pregressa di Fisica Generale e di Elettrotecnica é fondamentale.
Metodi Didattici
Lezioni ed esercitazioni in aula
Modalità di verifica apprendimento
L'esame finale consiste in una prova orale.
Programma del corso
1. Richiami di elettromagnetismo
Grandezze magnetiche principali; Legge della circuitazione magnetica; Circuiti magnetici e Legge di Hopkinson;Legge di Faraday-Newman-Lenz e fenomeno Legge dell’induzione magnetica: Auto e Mutua induzione.I materiali utilizzati per la costruzione delle Macchine Elettriche. Materiali Conduttori e relative perdite di potenza; Classificazione dei materiali magnetici: materiali ferromagnetici: isteresi magnetica, perdite nei materiali magnetici (perdite per isteresi e per correnti parassite), cifra di perdita; Materiali isolanti.
2. Conversione elettromeccanica dell’energia e Classificazione delle Macchine Elettriche
Generalità sulla conversione dell’energia elettrica. Classificazione delle macchine elettriche; Perdite meccaniche, perdite nei dielettrici, perdite per attrito sui cuscinetti, perdite per ventilazione e perdite addizionali; Rendimento effettivo e convenzionale di una macchina elettrica. Cenni sui tipi di servizio delle macchine elettriche.
3. Trasformatori elettrici
Generalità e aspetti costruttivi dei trasformatori elettrici.
Trasformatore monofase. Trasformatore elettrico monofase ideale: circuito equivalente in regime qualsiasi; proprietà del trasformatore ideale (parametri serie e in derivazione); funzionamento del trasformatore ideale in regime alternato sinusoidale. Trasformatore reale monofase: Funzionamento in regime alternato sinusoidale e suo circuito equivalente. Funzionamento a vuoto e a carico. Modifiche al circuito equivalente del trasformatore monofase: circuito equivalente riportato al secondario, circuito equivalente riportato al primario, funzionamento in corto circuito. Dati nominali di un trasformatore monofase a due avvolgimenti. Prova a vuoto e prova in cortocircuito. Tensione e corrente di cortocircuito. Circuito equivalente del trasformatore monofase ai valori relativi. Variazione di tensione nel passaggio di funzionamento da vuoto a carico. Dati di targa di un trasformatore monofase. Rendimento del trasformatore. Parallelo di due trasformatori monofasi. Autotrasformatore.
Traformatore Trifase. Trasformatore trifase con alimentazione simmetrica e carico equilibrato e/o squilibrato. Circuito equivalente del trasformatore trifase.Formule per il trasformatore trifase. Collegamenti del trasformatore trifase: gruppo e indice orario. Rapporto di trasformazione dei trasformatori trifasi. Parallelo di trasformatori trifasi.
4. Macchine rotanti in corrente alternata.
La strutturazione elettromagnetica. Diagramma di forza magnetomotrice al traferro delle macchine rotanti. Il campo rotante a due poli. Campo di f.m.m. al traferro prodotto da un avvolgimento trifase percorso da corrente alternata sinusoidale. Avvolgimento a più coppie polari: Angolo elettrico e angolo meccanico. Forze elettromotrici indotte dal campo rotante. Fattore di avvolgimento.
5. Macchina Asincrona.
Macchina Asincrona Trifase. Struttura generale del motore asincrono trifase: cassa statorica, circuito magnetico statorico, circuito magnetico rotorico, avvolgimento statorico, Avvolgimento rotorico, tipi di raffreddamento. Campo magnetico rotante nella macchina asincrona trifase. Tensione indotte nell’avvolgimento statorico. Tensione indotte nell’avvolgimento rotorico. Funzionamento con rotore in movimento, Scorrimento. Circuito equivalente del motore asincrono trifase. Funzionamento a carico, bilancio delle potenze. Funzionamento a vuoto. Funzionamento a rotore bloccato. Circuito equivalente statorico. Dati di targa del motore asincrono trifase. Curve caratteristiche: Caratteristica meccanica. Funzionamento da generatore e da freno. Avviamento e regolazione della velocità: motore con rotore avvolto e reostato di avviamento, motori a doppia gabbia e a barre alte, riduzione della corrente di spunto mediante avviamento a tensione ridotta, regolazione della velocità mediante variazione della frequenza e della tensione.
Motore Asincrono Monofase. Principio di funzionamento. Tipi di motori asincroni monofasi: motore a flussi sfasati, motore con condensatore, motore con spira in corto circuito.
6. Macchina Sincrona.
Macchina Sincrona Trifase. Struttura della macchina sincrona: struttura a poli lisci ed a poli salienti, isotropa e anisotropa. Rotore e avvolgimento di eccitazione, Statore e avvolgimento di indotto. Sistemi di eccitazione. Funzionamento a vuoto. Funzionamento a carico e reazione di indotto. Circuito equivalente in regime permanente secondo Behn-Eschemburg. Determinazione dell’impedenza sincrona. Dati nominali della macchina sincrona. Prova a vuoto e prova in corto circuito. Studio della macchina sincrona con il metodo di Potier. Espressione della Potenza e della Coppia in funzione dell’angolo di carico. Funzionamento di una macchina sincrona in parallelo con la rete elettrica pubblica. Regimi di funzionamento. Stabilità statica di una macchina sincrona isotropa. Carta di funzionamento di una macchina sincrona.
7. Macchina in Corrente Continua.
Macchina in Corrente Continua. Principio di funzionamento struttura della macchina in corrente continua: Anello di Pacinotti. Avvolgimento induttore e commutatore a lamelle. Funzionamento da Generatore: Funzionamento a vuoto e a carico: Reazione di indotto o di armatura, commutazione (avvolgimenti di commutazione e conduttori compensatori). Generatori in Corrente Continua:
Schemi di dinamo per l’eccitazione indipendente e autoeccitate (eccitazione in derivazione, serie e composta). Bilancio energetico e rendimento. Dinamo con eccitazione indipendente: caratteristica esterne e di regolazione. Dinamo con eccitazione in derivazione: Funzionamento a vuoto e autoeccitazione; funzionamento a carico e relativa caratteristica. Motori in corrente Continua:
Principio di funzionamento; Funzionamento a vuoto e a carico; Avviamento del motore; Bilancio energetico, coppie e rendimento; Caratteristica elettromeccanica; Motore con eccitazione indipendente: caratteristiche e regolazione (controllo tensione di armatura; controllo del flusso di eccitazione; controllo della resistenza di armatura; controllo combinato. Motore con eccitazione derivata: caratteristiche e regolazione. Motore con eccitazione serie: caratteristiche e regolazione.
Grandezze magnetiche principali; Legge della circuitazione magnetica; Circuiti magnetici e Legge di Hopkinson;Legge di Faraday-Newman-Lenz e fenomeno Legge dell’induzione magnetica: Auto e Mutua induzione.I materiali utilizzati per la costruzione delle Macchine Elettriche. Materiali Conduttori e relative perdite di potenza; Classificazione dei materiali magnetici: materiali ferromagnetici: isteresi magnetica, perdite nei materiali magnetici (perdite per isteresi e per correnti parassite), cifra di perdita; Materiali isolanti.
2. Conversione elettromeccanica dell’energia e Classificazione delle Macchine Elettriche
Generalità sulla conversione dell’energia elettrica. Classificazione delle macchine elettriche; Perdite meccaniche, perdite nei dielettrici, perdite per attrito sui cuscinetti, perdite per ventilazione e perdite addizionali; Rendimento effettivo e convenzionale di una macchina elettrica. Cenni sui tipi di servizio delle macchine elettriche.
3. Trasformatori elettrici
Generalità e aspetti costruttivi dei trasformatori elettrici.
Trasformatore monofase. Trasformatore elettrico monofase ideale: circuito equivalente in regime qualsiasi; proprietà del trasformatore ideale (parametri serie e in derivazione); funzionamento del trasformatore ideale in regime alternato sinusoidale. Trasformatore reale monofase: Funzionamento in regime alternato sinusoidale e suo circuito equivalente. Funzionamento a vuoto e a carico. Modifiche al circuito equivalente del trasformatore monofase: circuito equivalente riportato al secondario, circuito equivalente riportato al primario, funzionamento in corto circuito. Dati nominali di un trasformatore monofase a due avvolgimenti. Prova a vuoto e prova in cortocircuito. Tensione e corrente di cortocircuito. Circuito equivalente del trasformatore monofase ai valori relativi. Variazione di tensione nel passaggio di funzionamento da vuoto a carico. Dati di targa di un trasformatore monofase. Rendimento del trasformatore. Parallelo di due trasformatori monofasi. Autotrasformatore.
Traformatore Trifase. Trasformatore trifase con alimentazione simmetrica e carico equilibrato e/o squilibrato. Circuito equivalente del trasformatore trifase.Formule per il trasformatore trifase. Collegamenti del trasformatore trifase: gruppo e indice orario. Rapporto di trasformazione dei trasformatori trifasi. Parallelo di trasformatori trifasi.
4. Macchine rotanti in corrente alternata.
La strutturazione elettromagnetica. Diagramma di forza magnetomotrice al traferro delle macchine rotanti. Il campo rotante a due poli. Campo di f.m.m. al traferro prodotto da un avvolgimento trifase percorso da corrente alternata sinusoidale. Avvolgimento a più coppie polari: Angolo elettrico e angolo meccanico. Forze elettromotrici indotte dal campo rotante. Fattore di avvolgimento.
5. Macchina Asincrona.
Macchina Asincrona Trifase. Struttura generale del motore asincrono trifase: cassa statorica, circuito magnetico statorico, circuito magnetico rotorico, avvolgimento statorico, Avvolgimento rotorico, tipi di raffreddamento. Campo magnetico rotante nella macchina asincrona trifase. Tensione indotte nell’avvolgimento statorico. Tensione indotte nell’avvolgimento rotorico. Funzionamento con rotore in movimento, Scorrimento. Circuito equivalente del motore asincrono trifase. Funzionamento a carico, bilancio delle potenze. Funzionamento a vuoto. Funzionamento a rotore bloccato. Circuito equivalente statorico. Dati di targa del motore asincrono trifase. Curve caratteristiche: Caratteristica meccanica. Funzionamento da generatore e da freno. Avviamento e regolazione della velocità: motore con rotore avvolto e reostato di avviamento, motori a doppia gabbia e a barre alte, riduzione della corrente di spunto mediante avviamento a tensione ridotta, regolazione della velocità mediante variazione della frequenza e della tensione.
Motore Asincrono Monofase. Principio di funzionamento. Tipi di motori asincroni monofasi: motore a flussi sfasati, motore con condensatore, motore con spira in corto circuito.
6. Macchina Sincrona.
Macchina Sincrona Trifase. Struttura della macchina sincrona: struttura a poli lisci ed a poli salienti, isotropa e anisotropa. Rotore e avvolgimento di eccitazione, Statore e avvolgimento di indotto. Sistemi di eccitazione. Funzionamento a vuoto. Funzionamento a carico e reazione di indotto. Circuito equivalente in regime permanente secondo Behn-Eschemburg. Determinazione dell’impedenza sincrona. Dati nominali della macchina sincrona. Prova a vuoto e prova in corto circuito. Studio della macchina sincrona con il metodo di Potier. Espressione della Potenza e della Coppia in funzione dell’angolo di carico. Funzionamento di una macchina sincrona in parallelo con la rete elettrica pubblica. Regimi di funzionamento. Stabilità statica di una macchina sincrona isotropa. Carta di funzionamento di una macchina sincrona.
7. Macchina in Corrente Continua.
Macchina in Corrente Continua. Principio di funzionamento struttura della macchina in corrente continua: Anello di Pacinotti. Avvolgimento induttore e commutatore a lamelle. Funzionamento da Generatore: Funzionamento a vuoto e a carico: Reazione di indotto o di armatura, commutazione (avvolgimenti di commutazione e conduttori compensatori). Generatori in Corrente Continua:
Schemi di dinamo per l’eccitazione indipendente e autoeccitate (eccitazione in derivazione, serie e composta). Bilancio energetico e rendimento. Dinamo con eccitazione indipendente: caratteristica esterne e di regolazione. Dinamo con eccitazione in derivazione: Funzionamento a vuoto e autoeccitazione; funzionamento a carico e relativa caratteristica. Motori in corrente Continua:
Principio di funzionamento; Funzionamento a vuoto e a carico; Avviamento del motore; Bilancio energetico, coppie e rendimento; Caratteristica elettromeccanica; Motore con eccitazione indipendente: caratteristiche e regolazione (controllo tensione di armatura; controllo del flusso di eccitazione; controllo della resistenza di armatura; controllo combinato. Motore con eccitazione derivata: caratteristiche e regolazione. Motore con eccitazione serie: caratteristiche e regolazione.