Elettrotecnica

Denominazione dell’insegnamento:  Elettrotecnica

Corso di Laurea o di Laurea Magistrale:  Corso di LAUREA in Ingegneria Elettronica ed Informatica

SSD:   ING-IND/31

Numero C.F.U.: 12

Titolari:  Alessandro FORMISANO e Raffaele MARTONE

 

Obiettivi del corso

L'insegnamento si propone di fornire agli allievi del Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e Informatica le nozioni di base dell’analisi dei circuiti elettrici. Inoltre, vengono presentati i principi della conversione elettromeccanica e le modalità di funzionamento delle principali macchine elettriche.

In particolare gli allievi acquisiranno la nozione di modello circuitale, impareranno a classificare una rete traendone le conseguenze, discuteranno le principali modalità di funzionamento di una rete lineare tempo-invariante (nei regimi periodici, nei transitori tra regimi e nei funzionamenti aperiodici) e acquisiranno gli strumenti per la sua analisi nel dominio del tempo e della frequenza.

Programma del corso

Introduzione

Grandezze elettriche fondamentali; nozione di n-polo e n-porta; relazioni caratteristiche dei principali componenti elettrici.

I modelli fondamentali

Principi di Kirchhoff; strutture topologiche; matrice di incidenza; la potenza e la sua conservazione; il teorema di Tellegen; il principio di sovrapposizione degli effetti.

Reti lineari adinamiche

La nozione di equivalenza; tecniche di riduzione di circuiti di bipoli; proprietà e teoremi: teoremi di Thevenin e Norton, il principio di non amplificazione delle tensioni; metodi di analisi delle reti di L lati: i modelli 2L e L; il metodo dei potenziali di nodo.

Reti in regime periodico

Componenti conservativi: induttori e condensatori; definizione di energia immagazzinata e scambiata; passività e pura conservatività; nozione di regime sinusoidale; il metodo dei fasori; concetti di impedenza operatoriale e risposta armonica; potenza in regime sinusoidale; risonanza nelle reti in regime sinusoidale; forma simbolica dei teoremi dei generatori equivalenti; regimi periodici non sinusoidali.

Reti trifase

Terne simmetriche; Sistemi a 3 e a 4 fili; tensioni stellate e concatenate; correnti di linea e di fase; calcolo e misura delle potenze; principio di invarianza rispetto al centro stella; teorema di Boucherot; inserzione Aaron; rifasamento nei sistemi trifase

2-porta lineari

2-porta lineari adinamici; controllabilità; modelli e trasformazione tra modelli; circuiti equivalenti; estensione ai 2-porta non normali; estensione ai dinamici in regime sinusoidale; connessioni di porta, serie e parallelo, connessioni a cascata; reti di 2-porta; cenno ai 2 porta non lineari e agli N-porta.

Reti in evoluzione dinamica:

Analisi nel dominio del tempo: problema di Cauchy; condizioni iniziali e variabili di stato; l’equazione omogenea associata; ripartizione della soluzione: integrale generale e integrale particolare; evoluzione libera e evoluzione forzata da stato zero; formulazione con variabili non di stato; rete adinamica associata; reti del secondo ordine; la classificazione dei modi.

Il metodo della trasformata di Laplace: definizione della trasformata; proprietà: derivazione, integrazione, prodotto, sovrapposizione, traslazione nel tempo e nella variabile complessa; trasformate notevoli;soluzione di reti mediante la trasformazione del problema di Cauchy; impedenza operatoriale e soluzione diretta nel dominio di Laplace;antitrasformazione: fratti semplici, determinazione dei coefficienti con il metodo dei residui; funzione di rete, relazione tra poli e frequenze caratteristiche.

Macchine elettriche

Trasformatore: principio di funzionamento e cenni costruttivi; circuiti accoppiati; trasformatore ideale; modelli dei circuiti accoppiati; circuiti equivalenti; variabili nominali; perdite nel rame e nel ferro; prove sul trasformatore; calcolo del rendimento.

Macchina asincrona polifase: principio di funzionamento; campo magnetico rotante; definizione di scorrimento, di coppia complessiva e bilancio delle potenze; circuito equivalente per fase (rotore bloccato, rotore in movimento).

Macchina in corrente continua: principio di funzionamento e cenni costruttivi; spazzole e collettore, reazione d’armatura; funzionamento da motore e da dinamo, bilancio di potenze; circuito equivalente in regime DC; curva di magnetizzazione; curve V-I e T-W.

Elementi di sicurezza elettrica

Rischio elettrico e effetti fisiopatologici; cenno agli impianti di protezione e manovra.

Curricula scientifici dei docenti

Alessandro Formisano

Professore ordinario di Elettrotecnica (ING/IND-31), Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione, Università degli Studei della Campania Luigi Vanvitelli.

Carriera Scientifica

[2004-]              Coordinatore della Segreteria Scientifica dell’International Steering Committee di Optimization and Inverse Problems in Electromagnetism (OIPE )

[2001-]              Membro del Comitato Scientifico del COnsorzio CREATE.

[1993-2008]     (in vari periodi) Visiting Scientist al Max Plank Institut, Garching, Germany, al P.S.I., Villigen, Swizterland, al G.S.I., Darmstadt, Germany, all’F.Z.K., Karlsruhe, Germany, a EFDA/F4E, Barcelona, Spain, all’I.G.T.E., Graz, Austria.

[1995]                Stage di 6 mesi al Department des Etudes et Recherches at Electricité de France.

  • Interessi di Ricerca: Fusione Termonucleare, Elettromagnetismo Computazionale, Ingegneria del Plasma, Test non distruttivi Elettromagnetici.
  • Membro dell’Editorial Board di numerose conferenze internazionali (tra cui COMPUMAG, CEFC, OIPE, WIRN, CEM, ISEF).
  • Membro dell’Editorial Board di numerose riviste scientifiche internazionali (trac ui Int. J. of Applied Electromagn. and Mech, COMPEL, Fusion Engineering and Design, , IEEE Tr on Mag, IEE Proc. Science Mesurements, etc.).

Raffaele Martone

Professore ordinario di Elettrotecnica (ING/IND-31), Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione, Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli".

Carriera Accademica

[1994-…….]        Professore Ordinario di Elettrotecnica e docente per titolarità o supplenza di Elettrotecnica, Teoria dei Circuiti, Metodi di ottimizzazione e High Performance Computing, Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli".

(Seconda Università di Napoli fino al 2016), Italia

[1996-…….]     Direttore Scuola Nazionale PhD del Gruppo Nazionale dei Ricercatori di Elettrotecnica "F. Gasparini"

[2006-2014]      Prorettore Affari Interni, Seconda Università di Napoli, Italia

[1999-2015] Membro del Consiglio di Presidenza del Consorzio CREATE, Italy (Associazione ENEA/EURATOM)

[1996-2008] Coordinatore del Corso di Dottorato di ricerca in “Conversione dell’Energia Elettrica” presso la Seconda Università di Napoli

[1996-2004]      Membro Senato Accademico, Seconda Università di Napoli

[1985-1994]      Professore Ordinario di Elettrotecnica, e docente per titolarità o supplenza di Elettrotecnica e di Teoria dei Circuiti, Università di Salerno, Italia

[1977-1978]      Direttore Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Università della Calabria, Cosenza, Italia

[1986 e 1993]   Direttore Istituto di Ingegneria Elettronica, Università di Salerno, Italy

Carriera Scientifica

[2004- ......] Membro dell’International Steering Committee di Optimization and Inverse Problems in Electromagnetism (OIPE )

[2004-2010]     Chairman dell’International Steering Committee di Optimization and Inverse Problems in Electromagnetism (OIPE)

[2006]                Chairman della conferenza OIPE, Sorrento, Italia, settembre 2006.

[2001-2003]      Coordinatore Nazionale del Progetto di Interesse Nazionale PRIN "Metodi e Applicazioni di Diagnostica Elettromagnetica Non Distruttiva (Progetto MADEND)"

[1989-1991]      Chairman dell’Editorial Board della COMPUMAG Conference, Sorrento, Italia, 1991.

[1984-1992]      (Vari periodi) Visiting Scientist, Max Pank Institut, Garching Germany

[1975]                Visiting Scientist, JET, Chulam, U.K.

  • Interessi Scientifici: Elettromagnetismo computazionale, Fusione Termonucleare e Ingegneria dei Plasmi, Problemi inverse in elettromagnetismo quasistazionario, Progettazione Ottima, Testing elettromagnetici non distruttivi, Applicazioni biomediche dell’elettromagnetismo.
  • Autore di cica 300 pubblicazioni scientifiche in riviste scientifiche e conferenze internazionali.
  • membro dell’Editorial Board di numerose riviste scientifiche (tra le quail Int. J. of Applied Electromagn. and Mech, COMPEL, Fusion Engineering and Design, , IEEE Tr. on Magn., IEE Proc. Science Measurements, etc.).e conferenze scientifiche internazionali (tra le quail COMPUMAG, CEFC, OIPE, WIRN, CEM, ISEF) e Guest editor per alcune riviste scientifiche (COMPEL, Fusion Engineering and Design)
  • Coordinatore o componente di numerosi progetti scientifici nazionali e internazionali supportati da varie istituzioni di ricerca tra le quali: CNR, CREATE, ENEA, EURATOM.
Competenze attese in ingresso e/o Propedeuticità

Nozioni di base

  • di Algebra e Geometria (matrici, vettori, sistemi lineari di equazioni)
  • di Analisi Matematica I e II (numeri complessi. funzioni reali di variabile reale, continuità, derivata e integrale, equazioni differenziali, funzioni complesse di variabile complessa)
  • di Fisica I e Fisica II (Campi conservativi, Campo Elettrico e campo magnetico, equazioni della meccanica, forze e coppie).

Le propedeuticità sono limitate a Analisi I e Fisica I

Risultati d’apprendimento attesi
  • Conoscenza e comprensione dei contenuti del programma con particolare riferimento a:
    • modello circuitale;
    • principali proprietà generali delle reti;
    • modalità di evoluzione delle reti dinamiche;
    • dei modelli delle macchine elettriche.
    • Capacità di applicazione delle conoscenze apprese:
      • all’analisi delle reti lineari, adinamiche e dinamiche nei regimi periodici;
      • all’analisi delle reti lineari in evoluzione transitoria;
      • all’analisi delle principali macchine elettriche.
Anno del corso di studio in cui è inserito Secondo Anno del corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ed Informatica.
Testi di riferimento

De Magistris, Miano; Circuiti: Fondamenti di Circuiti per l'Ingegneria McGraw Hill, 2015

R. Hambley, Elettrotecnica, Pearson, PrenticeHall, 2009

Bobbio, De Menna, Miano, Verolino;Esercizi di elettrotecnica, CUEN, 1998

Appunti dalle lezioni del corso

Materiale didattico aggiuntivo Reso disponibile a cura dei docenti: tracce di esame svolte, lucidi relativi alle lezioni.
Modalità di erogazione Tradizionale.
Sede Aulario di Viale Michelangelo, Aversa.
Organizzazione della didattica Lezioni frontali, esercitazioni assistite, laboratorio.
Modalità di frequenza Obbligatoria.
Metodi di valutazione Accertamenti periodici, prova finale scritta e colloquio.
Dati statistici delle votazioni conseguite dagli studenti Resi disponibili a cura del docente
Calendario delle attività didattiche calendari
Eventuali attività di supporto alla didattica Seminari. Assistenza didattica collettiva in aula.
Orari di ricevimento studenti Link alla pagina docente sul sito del dipartimento.
Calendario delle prove di esame Disponibile sul sito delle prenotazioni di Ateneo