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ELETTROTECNICA

Corso Ingegneria informatica, elettronica e delle telecomunicazioni
Curriculum Generale
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2022/2023
Crediti 12
Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/31
Anno Secondo anno
Unità temporale Primo semestre
Ore aula 96
Attività formativa Attività formative affini ed integrative

Canale unico

Docente Nadia Mammone
Obiettivi Il corso di Elettrotecnica si propone di introdurre lo studente ai fondamenti dei circuiti elettrici con riferimento alla teoria dei circuiti ma anche deducendo le principali grandezze elettriche e le proprietà di base dai modelli stazionari e quasi stazionari dell’elettromagnetismo. Il corso mira a fornire una base culturale e metodologica per lo studio di alcuni concetti chiave nell’ambito dell’Ingegneria.
CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Comprensione del legame fra circuiti e campi elettrici e magnetici; comprensione delle limitazioni dei modelli e delle approssimazioni introdotte; capacità di analizzare reti elettriche in regime stazionario e sinusoidale; comprensione delle proprietà delle diverse classi di circuiti; conoscenza e comprensione degli strumenti metodologici per l’analisi delle reti elettriche in regime transitorio; conoscenza e comprensione delle rappresentazioni ingresso-uscita delle reti elettriche.
CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Il corso è orientato a far acquisire allo studente competenze sull’applicazione di tecniche e metodi di analisi dei circuiti, tale obiettivo viene perseguito attraverso esercitazioni opportunamente strutturate, inquadrando la disciplina nel più ampio contesto multidisciplinare dell’ingegneria.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
A fine corso, e in particolare al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito la capacità di elaborare un proprio approccio alla risoluzione dei circuiti, valutando di volta in volta pro e contro delle metodiche applicabili.
ABILITA' COMUNICATIVE:
Attraverso una continua interazione docente–studente, il corso orienterà all’acquisizione del linguaggio proprio della teoria dei circuiti e permetterà allo studente di affinare la capacità di esprimersi con linguaggio tecnico appropriato.
CAPACITA' DI APPRENDIMENTO:
Al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito la capacità di affrontare autonomamente la risoluzione dei circuiti applicando i concetti teorici acquisiti. Viceversa, l’applicazione pratica dei concetti teorici permetterà di comprenderli a fondo e rielaborarli; lo studente svilupperà così un approccio teorico-pratico alle materie ingegneristiche.
Programma Reti elettriche in regime stazionario (6 CFU)
Modello circuitale, passaggio campi-circuiti e definizione delle grandezze elettriche fondamentali; definizione di bipolo e di n-polo; reti di bipoli; classificazione e convenzioni; caratteristiche esterne; metodi grafici; riduzioni di circuiti semplici; leggi di Kirchhoff per le correnti e le tensioni; teorema di conservazione delle potenze virtuali (Tellegen); elementi di topologia delle reti: grafo orientato, nodo, lato, maglia, anello, albero, coalbero, insieme di taglio, matrice di incidenza e relative proprietà, matrice delle maglie; matrici fondamentali; metodi generali di risoluzione delle reti elettriche: correnti di maglia e potenziali nodali: formulazione matriciale del sistema fondamentale; potenza elettrica assorbita/erogata e relative convenzioni; teoremi sulle reti: sovrapposizione, generatori equivalenti (Thévenin e Norton), non amplificazione, reciprocità, compensazione; bipoli resistivi lineari e non lineari: definizione e caratteristiche; n-poli e n-bipoli lineari passivi: analisi e sintesi; sostituzione ed equivalenza: trasformazione stella-polilatero; doppi bipoli resistivi; caratterizzazione di doppi bipoli; concetto di bipolo equivalente per piccoli segnali; trasformatore ideale e giratore; teorema del massimo trasferimento di potenza; Risoluzione numerica dei circuiti, Metodi sistematici per la risoluzione dei circuiti: Correnti di maglia, Potenziali nodali, il metodo del Tableau, Il Simulatore SPICE, esempi e simulazioni circuitale, Introduzione all’analisi dei circuiti mediante MATLAB, esempi e simulazioni.

Reti elettriche in regime sinusoidale e in condizioni dinamiche generali (6 CFU)

Grandezze periodiche e sinusoidali, bipoli in regime sinusoidale, impedenza ed ammettenza, metodo simbolico e rappresentazione fasoriale, estensione dei teoremi sulle reti al regime sinusoidale; potenza in regime sinusoidale: potenza istantanea e potenza complessa; legame tra potenza istantanea e potenza attiva e reattiva; definizioni e teoremi di conservazione; rifasamento monofase; analisi qualitativa di reti in regime sinusoidale, massimo trasferimento di potenza in regime sinusoidale; sovrapposizione di regimi sinusoidali.
Circuiti risonanti: criteri generali ed applicazioni alle reti elettriche RLC serie ed RLC parallelo, pulsazione di risonanza, fattore di qualità, banda passante a 3dB e frequenze di taglio. Risposta in frequenza, funzioni di rete e proprietà filtranti dei circuiti.
Doppi bipoli. Rappresentazione di doppi bipoli resistivi privi di generatori indipendenti: matrice delle resistenze; matrice delle conduttanze, matrice ibrida 1 e 2, matrice di trasmissione; configurazione a T e a pi greco. Collegamento di doppi bipoli in serie o in parallelo alle porte. Estensione ai doppi bipoli dinamici privi di generatori indipendenti.
Soluzione di circuiti dinamici nel dominio del tempo. Circuiti del primo ordine: circuiti RC ed RL in evoluzione libera e forzata, circuiti del primo ordine autonomi, stabilità, risposta transitoria e permanente. Circuiti del secondo ordine: circuiti RLC serie e parallelo in evoluzione libera e forzata, risoluzione di circuiti autonomi del secondo ordine, metodo delle equazioni di stato.
Trasformata di Laplace. Risposta della rete ad un determinato ingresso, risposta al gradino ed all'impulso, integrale di convoluzione; applicazioni della trasformata di Laplace alle reti lineari tempo-invarianti.

Cenni sui sistemi Trifase simmetrici ed equilibrati e squilibrati, collegamenti interfasici a stella e a triangolo, correnti e tensioni di fase e di linea, metodi di risoluzione delle reti trifase. Cenni sulle potenze nei circuiti trifase, fattore di potenza, inserzione Aron e misure di potenza. Cenni sui circuiti mutuamente accoppiati, trasformatore ideale, modello equivalente del trasformatore reale.
Circuiti non lineari: Il resistore non lineare. Esempi di resistori non lineari. Asimmetria delle caratteristiche. Armoniche prodotte da componenti non lineari. Risoluzione grafica di circuiti non lineari. Approssimazione lineare a tratti della caratteristica. Resistore concavo e convesso. Punto di lavoro. Soluzione numerica di circuiti non lineari. Metodo di Newton-Raphson. Metodi matriciali (analisi nodale).
Generalità sui Memristori. Circuiti a memristori e applicazioni alle reti neurali.
Fondamenti di analisi dei circuiti in regime stazionario, sinusoidale e in fase transitoria mediante simulatore PSpice.
Testi docente Perfetti R. – Circuiti Elettrici - Zanichelli
De Magistris M., Miano G. – Circuiti, Fondamenti di circuiti per l’Ingegneria – Springer
Repetto M., Leva S. – Elettrotecnica Elementi di teoria ed esercizi – CittàStudi Edizioni
PANELLA RIZZI - Esercizi di Elettrotecnica - Società Editrice Esculapio
Chua, Desoer, Kuh – Circuiti lineari e non lineari – Jackson
Rizzoni G. – Elettrotecnica: principi e applicazioni, Seconda edizione - McGraw-Hill

Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No
Erogazione 85T012 ELETTROTECNICA in Ingegneria Industriale L-9 MORABITO FRANCESCO CARLO, LA FORESTA FABIO
Docente Francesco Carlo MORABITO
Obiettivi Il corso di Elettrotecnica si propone di introdurre lo studente ai fondamenti dei circuiti elettrici con riferimento alla teoria dei circuiti ma anche deducendo le principali grandezze elettriche e le proprietà di base dai modelli stazionari e quasi stazionari dell’elettromagnetismo. Il corso mira a fornire una base culturale e metodologica per lo studio di alcuni concetti chiave nell’ambito dell’Ingegneria Industriale.
Il corso è indirizzato, infine, a far acquisire allo studente competenze pratiche per l’implementazione di tecniche e metodi di analisi dei circuiti, attraverso esercitazioni di laboratorio opportunamente strutturate, inquadrando la disciplina nel più ampio contesto multidisciplinare dell’ingegneria.

Modulo I (6 CFU) - Conoscenza e comprensione dei fondamenti della teoria dei circuiti. Conoscenza e comprensione degli strumenti metodologici per lo studio dei circuiti elettrici. Conoscenza degli elementi rappresentativi di base della modellistica elettrica. Capacità di analizzare e comprendere il funzionamento di basilari circuiti elettrici con assegnate caratteristiche e con l’ausilio della teoria dei grafi. Conoscenza degli strumenti per lo studio di reti lineari tempo-invarianti proprie dell’elettrotecnica. Capacità di analizzare reti elettriche in regime stazionario.

Modulo II (6 CFU) - Comprensione del legame fra circuiti e campi elettrici e magnetici. Comprensione delle limitazioni dei modelli e delle approssimazioni introdotte. Capacità di analizzare reti elettriche in regime sinusoidale. Capacità di analizzare reti elettriche in regime trifase. Comprensione delle proprietà delle diverse classi di circuiti. Conoscenza e comprensione degli strumenti metodologici per l’analisi delle reti elettriche in regime transitorio. Conoscenza e comprensione delle rappresentazioni ingresso-uscita delle reti elettriche.

Modalità di valutazione

La prova d'esame consiste in una prova scritta ed una prova orale. Nella prova scritta si valutano sia la comprensione delle tematiche oggetto del corso, sia le capacità di risolvere effettivamente i problemi proposti. La prova scritta ha durata massima di due ore, è costituita da tre esercizi ed è valutata in trentesimi:

- Es. 1 Risoluzione di circuiti in regime sinusoidale (max 12 punti)
- Es. 2 Risoluzione di circuiti trifase (max 12 punti)
- Es. 3 Risoluzione di circuiti in regime stazionario (max 6 punti)

L’esito della prova scritta sarà espresso mediante le seguenti fasce di valutazione:

- insufficiente (inferiore a 15/30)
- quasi sufficiente (da 15/30 a 17/30)
- sufficiente (da 18/30 a 20/30)
- discreto (da 21/30 a 23/30)
- buono (da 24/30 a 26/30)
- ottimo (da 27/30 a 30/30)

La prova orale mira a valutare le capacità critiche sviluppate dallo studente ed il rigore metodologico nell’impostazione e formulazione dei problemi e nella dimostrazione, in particolare, dei teoremi delle reti elettriche. La prova orale inizia dalla discussione della prova scritta ed è volta a verificare il livello di maturazione delle conoscenze degli argomenti proposti nonché la capacità di esposizione dei contenuti teorici della disciplina.
Il voto finale sarà attribuito considerando il risultato ottenuto nella prova scritta e l’esito della discussione orale, secondo il seguente criterio di valutazione:
30 - 30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
27 - 29: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, piena proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 26: conoscenza degli argomenti con un buon grado di apprendimento, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
21 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti, ma mancata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, limitata capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 20: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, capacità interpretativa sufficiente, capacità di applicare le conoscenze basilari acquisite;
Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.
Programma Il corso si compone di due moduli di 6 CFU assegnati a due docenti (Morabito FC, La Foresta F)

Reti elettriche in regime stazionario (6 CFU)

Modello circuitale, passaggio campi-circuiti e definizione delle grandezze elettriche fondamentali; definizione di bipolo e di n-polo; reti di bipoli; classificazione e convenzioni; caratteristiche esterne; metodi grafici; riduzioni di circuiti semplici; leggi di Kirchhoff per le correnti e le tensioni; teorema di conservazione delle potenze virtuali (Tellegen); elementi di topologia delle reti: grafo orientato, nodo, lato, maglia, anello, albero, coalbero, insieme di taglio, matrice di incidenza e relative proprietà, matrice delle maglie; matrici fondamentali; metodi generali di risoluzione delle reti elettriche: correnti di maglia e potenziali nodali: formulazione matriciale del sistema fondamentale; potenza elettrica assorbita/erogata e relative convenzioni; teoremi sulle reti: sovrapposizione, generatori equivalenti (Thévenin e Norton), non amplificazione, reciprocità, compensazione; bipoli resistivi lineari e non lineari: definizione e caratteristiche; n-poli e n-bipoli lineari passivi: analisi e sintesi; sostituzione ed equivalenza: trasformazione stella-polilatero; doppi bipoli resistivi; caratterizzazione di doppi bipoli; concetto di bipolo equivalente per piccoli segnali; trasformatore ideale e giratore; teorema del massimo trasferimento di potenza; Risoluzione numerica dei circuiti, Metodi sistematici per la risoluzione dei circuiti: Correnti di maglia, Potenziali nodali, il metodo del Tableau, Il Simulatore SPICE, esempi e simulazioni circuitale, Introduzione all’analisi dei circuiti mediante MATLAB, esempi e simulazioni.

Reti elettriche in regime sinusoidale (4 CFU)

Grandezze periodiche e sinusoidali, bipoli in regime sinusoidale, impedenza ed ammettenza, metodo simbolico e rappresentazione fasoriale, estensione dei teoremi sulle reti al regime sinusoidale; potenza in regime sinusoidale; definizioni e teoremi di conservazione; rifasamento monofase; analisi qualitativa di reti in regime sinusoidale: teorema di Chon, teorema di Foster; concetto di risonanza: criteri generali ed applicazioni alle reti elettriche RLC serie ed RLC parallelo; circuiti mutuamente accoppiati, trasformatore ideale, modello equivalente del trasformatore reale; cenni sull’analisi delle reti elettriche in regime periodico non sinusoidale.
Sistemi Trifase a tre e quattro fili, simmetrici e dissimetrici, equilibrati e squilibrati, collegamenti interfasici a stella e a triangolo, correnti e tensioni di fase e di linea, campo magnetico rotante di Galileo-Ferrarsis, metodi di risoluzione delle reti trifase, le potenze nei circuiti trifase, fattore di potenza, inserzione Aron e misure di potenza, rifasamento trifase, teorema di Aron, teorema del Fortescue, analisi dei sistemi trifase mediante le componenti simmetriche.

Reti elettriche in condizioni dinamiche generali (2 CFU)

Equazioni dinamiche e soluzione nel dominio del tempo, variabili di stato, problema di valore iniziale; termini transitorio e permanente, evoluzione libera e forzata; definizione di risposta della rete ad un determinato ingresso, risposta al gradino ed all'impulso, integrale di convoluzione; trasformata di Laplace e sue applicazioni alle reti lineari tempo-invarianti, impedenza operazionale e funzione di trasferimento.

Testi docente Renzo Perfetti – Circuiti Elettrici, Terza Edizione – Ed. Zanichelli
Giorgio Rizzoni – Elettrotecnica: principi e applicazioni, Seconda edizione - McGraw-Hill
Chua, Desoer, Kuh – Circuiti lineari e non lineari – Jackson
G. Miano – Lezioni di Elettrotecnica – CUEN Napoli
Esercizi e Materiale distribuito durante le lezioni del corso.
Erogazione tradizionale No
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta No
Valutazione prova orale No
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No

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Nessun materiale didattico inserito per questo insegnamento
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