Obiettivi Formativi

Fornire una conoscenza approfondita dei principi di funzionamento delle macchine elettriche classiche (Trasformatore, Macchina Asincrona, Macchina sincrona e Macchina in Corrente continua) e degli azionamenti elettrici in corrente continua ed alternata. Sviluppare la capacità di applicare le nozioni apprese a problemi ingegneristici specifici, stimolando la capacità di identificare, formulare e risolvere problemi legati al funzionamento di trasformatori e macchine elettriche rotanti utilizzando metodi analitici, grafici e di simulazione numerica, fornendo inoltre le conoscenze di base per l’interpretazione della letteratura tecnica. Sviluppare la capacità di elaborazione autonoma dei concetti e di analisi critica dei risultati di elaborazioni analitiche o simulazioni, e la capacità di svolgere ricerche bibliografiche. Sviluppare la capacità comunicativa con linguaggio tecnico appropriato, e la capacità di interagire con esperti del settore delle macchine elettriche e degli azionamenti elettrici. Far acquisire un metodo di studio individuale adeguato a consentire l'approfondimento autonomo delle conoscenze e ad affrontare ulteriori tematiche del settore delle macchine elettriche.

Learning Goals

To provide a deep knowledge on basic electric machines (Transformer, Induction machine, Asynchronous machine, DC machine), on their operation and on DC and AC motor drives. To develop the ability to apply the learned notions to specific engineering problems, stimulating the ability to identify, formulate and solve problems related to operation of transformers and rotating machines and electric motor drives using analytical, graphical and numerical simulation methods, also providing the basic knowledge for the understanding of technical literature. To develop the ability to autonomously elaborate the concepts and to critically analyze the results of analytical elaborations or simulations, as well as, the ability to carry out bibliographic research. To develop a suitable communication skill using a proper technical language, and the ability to interact with experts of electric machines and drives. To develop a self-learning ability suitable for the autonomous deepening of knowledge and to face further issues related to electrical machines and motor drives.

Metodi didattici

Il corso, al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti, si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali, esercitazioni numeriche e simulazioni svolte in aula. Sono inoltre previste esercitazioni sperimentali in laboratorio. Tutte le attività sono svolte con supporto di slide delle lezioni.

Teaching Methods

The course, in order to achieve the expected objectives, mainly takes place through lectures, guided exercises and simulations accomplished in the classroom. Practical based lessons in laboratory are also scheduled. All activities are carried out with the support of lecture slides.

Prerequisiti

Basi teoriche di elettrotecnica.

Prerequisites

Theoretical bases of electrical engineering.

Verifiche dell'apprendimento

L’esame è di tipo orale. Gli studenti sono tenuti a presentare una relazione sulle prove di laboratorio svolte ed a rispondere a quesiti su argomenti trattati durante corso. Parametri di valutazione dell’esame sono il livello di conoscenza degli argomenti, la capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, la capacità di ragionamento critico, la qualità ed efficacia dell’esposizione e la padronanza del linguaggio tecnico. Saranno effettuate due prove in itinere di tipo orale con voti in trentesimi generalmente a metà ed a fine corso (le date saranno concordate con gli studenti). La validità dei risultati delle prove in itinere è di un anno accademico. Gli studenti che superano entrambe le prove in itinere devono solo presentare all’esame finale la relazione e la votazione partirà dalla media dei punteggi ottenuti nelle due prove.

Assessment

The final exam consists in an oral test. Students are required to present a report on laboratory tests and to answer to questions about topics covered during the course. Evaluation parameters of the exam are the level of knowledge of the topics, ability to discursively organize knowledge, critical reasoning skills, quality and effectiveness of the presentation and expertise in using the technical language. Two ongoing oral tests with score out of thirty will be generally held in the middle and at the end of the course (on dates that are agreed during the lessons with the students). Obtained results are valid for an academic year. Students who pass the two ongoing tests are only required to present the report at the final exam and the score will start from the average score achieved in the two tests.

Programma del Corso

-MACCHINE ED AZIONAMENTI ELETTRICI - Definizioni, Classificazione. Rendimento convenzionale. Comportamento termodinamico. Valori nominali. Materiali attivi. Convertitori statici di potenza. -TRASFORMATORE – Trasformatore monofase. Circuiti equivalenti e riporto. Prove a vuoto ed in corto circuito. Rendimento. Caduta di tensione industriale. Parallelo di trasformatori. Autotrasformatore. Trasformatore trifase. Indice orario. Carichi squilibrati. -MACCHINA ASINCRONA - Campo magnetico rotante. Struttura e funzionamento. Circuiti equivalenti. Potenza. Coppia. Rendimento. Prove a vuoto ed a rotore bloccato. Macchina monofase. Inverter. Azionamenti asincroni con eontrollo V/f costante e con controllo vettoriale ad orientamento di campo. -MACCHINA SINCRONA - Struttura e funzionamento. Circuito equivalente. Prove a vuoto ed in corto circuito. Potenza coppia e rendimento. Parallelo di alternatori. Azionamenti con controllo vettoriale. -MACCHINA IN CORRENTE CONTINUA - Struttura e funzionamento. Circuito equivalente. -APPLICAZIONI - Il trasformatore nella trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Generatori eolici con alternatori sincroni ed asincroni. Azionamenti elettrici per veicoli a propulsione elettrica ed ibrida.

Course Syllabus

-ELECTRICAL MACHINES AND DRIVES - Definitions, Classification. Efficiency. Thermodynamic behavior. Ratings. Materials. Power converters. -TRANSFORMER - Single-phase transformer. Equivalent circuits. No-load and short circuit tests. Efficiency. Load voltage drop. Parallel connection. Autotransformer. Three-phase transformer. Winding configurations. Unbalanced loads. -INDUCTION MACHINE - Rotating magnetic field. Structure and operating principles. Equivalent circuits. Power. Torque. Efficiency. No-load and locked rotor tests. Single phase machine. Inverter. Induction motor drives with constant V/f control and field-oriented control. -SYNCHRONOUS MACHINE - Structure and operating principles. Equivalent circuit. No-load and short circuit operations. Power. Torque. Efficiency. Parallel connection of synchronous generators. Synchronous motor drives with vector control. -DC MACHINE - Structure and and operating principles. Equivalent circuit. -APPLICATIONS – The transformer in the transmission and distribution of electricity.Wind generators with synchronous and induction machines. Electric drives for electric and hybrid vehicles.