Università
di Catania
Facoltà di Ingegneria
CORSO
DI LAUREA
Ingegneria Elettrica (N.O.-2003)
a.a. 2008-2009
Programma del corso di
ELETTROTECNICA
(2°
anno - 1° semestre - 9 crediti)
Descrizione
ed
obiettivi.
Il corso introduce alla conoscenza dei principi
dell'elettrotecnica e fornisce i metodi per lo studio dei circuiti
elettrici e le conoscenze propedeutiche per i successivi corsi di
elettronica e automatica. L’allievo ingegnere impara ad
analizzare semplici circuiti nel dominio del tempo ed in regime
sinusoidale, i metodi di analisi sistematica ed i teoremi
fondamentali dell’analisi delle reti. L'impiego usuale dei
modelli e dei metodi dell'analisi dei circuiti elettrici, per
applicazioni di potenza, è messo in evidenza mediante
l'illustrazione dei metodi di rifasamento e del funzionamento dei
sistemi trifase. Infine, lo studio dei campi elettrici e magnetici
fornisce gli strumenti per la stima dei valori dei componenti del
modello a parametri concentrati di dispositivi elettromagnetici
semplici.
Prerequisiti
Si
considerano acquisiti i concetti studiati nei corsi di fisica e
matematica.
Durata
Lezioni
frontali ed esercitazioni: 90 ore, suddivise in 60 ore di lezione e
30 di esercitazione.
Modalità
d’esame
Gli esami si articolano in una prova scritta ed
una orale.
Contenuti
Circuiti
a parametri concentrati.
Limiti di validità del
modello. Leggi di Kirchhoff.
Elementi ad una porta
Resistori.
Generatori indipendenti. Resistori non lineari. Diodo ideale.
Condensatori. Induttori. Potenza
ed energia.
Collegamenti di bipoli
Collegamenti
serie e parallelo. Partitore di tensione e di corrente.
Trasformazione stella-triangolo e viceversa. Reti resistive
equivalenti di Thevenin e Norton.
Elementi a due
porte
Generatori pilotati. Trasformatore ideale. Induttori
accoppiati.
Metodi sistematici per la soluzione delle reti
elettriche.
Grafo. Insiemi di taglio e maglie. Trasformazioni
dei generatori. Analisi dei nodi. Analisi degli anelli.
Dualità.
Teoremi delle reti elettriche.
Teorema
di Tellegen. Teorema di sostituzione. Teorema di sovrapposizione.
Teorema di Thevenin e Norton. Teorema di Millman.
Analisi in
regime sinusoidale
Teorema del regime sinusoidale. Fasori.
Leggi di Kirchhoff e equazioni di lato con i fasori. Impedenza ed
ammettenza. Soluzione delle reti in regime sinusoidale con i fasori.
Metodi sistematici e teoremi delle reti in regime sinusoidale.
Potenze in regime sinusoidale. Valori efficaci. Rifasamento. Teorema
del massimo trasferimento di potenza. Teorema di Boucherot. Circuito
RLC serie e parallelo in regime sinusoidale: diagrammi vettoriali,
diagrammi polari, risonanza. Circuiti trifase a tre ed a quattro
fili. Tensioni e correnti di linea e di fase. Circuiti trifase
simmetrici ed equilibrati. Circuito monofase equivalente. Potenza nei
circuiti trifase. Inserzione Aron. Cenni sul regime periodico non
sinusoidale. Sovrapposizione delle potenze.
Circuiti del primo
ordine.
Esempi: circuito RC serie e parallelo, circuito RL
parallelo e serie (duale dell’RC). Concetto di stato.
Frequenze
naturali. Equazione differenziale del primo ordine e condizione
iniziale. Risposta ingresso zero. Risposta stato zero. Risposta
completa.
Circuiti del secondo ordine
Esempi: circuito
RLC serie e parallelo. Equazione differenziale del secondo ordine e
condizioni iniziali.
Circuiti di ordine qualsiasi
Equazioni
di stato. Equazione differenziale di ordine minimo. Dimostrazione del
teorema del regime sinusoidale.
Doppi bipoli.
Definizioni:
d.b. estrinseci ed intrinseci. Rappresentazione dei doppi bipoli.
Reciprocità nei doppi bipoli. Interconnessione di doppi
bipoli.
Campo elettromagnetico stazionario e quasi-stazionario
Campo di corrente stazionario. Calcolo di resistenze. Campo
elettrico stazionario. Calcolo di capacità. Energia e forze
nel campo elettrostatico. Campo magnetico: induzione
elettromagnetica, legge di Faraday, proprietà magnetiche
della
materia. Calcolo dei coefficienti di auto e mutua induzione: circuiti
magnetici, riluttanza, legge di Hopkinson. Energia e forze nel campo
magnetico. Campo elettromagnetico
quasi
stazionario, campo magnetico rotante, correnti indotte, effetto
pelle.
Esercitazioni.
Testi
consigliati
Teoria
1) C.A. Desoer, E.S. Kuh,
Fondamenti di Teoria dei Circuiti, Franco Angeli Editore.
2) P.P. Civalleri, Elettrotecnica (tomo I), Levrotto&Bella.
3) V.
Daniele, A. Liberatore, R. Graglia, S. Manetti, Elettrotecnica,
Monduzzi Editore.
4) P.P. Civalleri, Elettrotecnica (tomo II), Levrotto&Bella (campo elettromagnetico stazionario e quasi-stazionario)
5) G.
Someda, Elementi di Elettrotecnica Generale, Pàtron Editore.
6) S. Ramo, J.R. Whinnery, T. Van Duzer, Campi e onde nell'elettronica per le comunicazioni, Levrotto&Bella (campo elettromagnetico stazionario e quasi-stazionario)
Esercizi
1) A. Laurentini, A.R. Meo, R. Pomè, Esercizi di
elettrotecnica, Levrotto&Bella.
2) J.A. Edminidter e M. Nahvi, Elettrotecnica (parte prima e parte seconda), coll. Schaum's, McGraw-Hill.
3) S. Alfonzetti, C. Cavallaro, A. Consoli, S. La Maestra: "Esercizi
di Elettrotecnica", DIEES, Catania.
4) Testi delle prove scritte dei corsi di Elettrotecnica in Ing. Elettrica, Elettronica e Informatica, svolte dal 2001 al 2008.
IL
DOCENTE
ing.
Nunzio SALERNO