Dipartimento di Ingegneria Civile, dell'Energia, dell'Ambiente e dei Materiali - Università Mediterranea di Reggio Calabria - Didattica

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ELETTROTECNICA

Corso

Ingegneria dell'Informazione

Curriculum

Curriculum unico

Orientamento

Orientamento unico

Anno Accademico

2020/2021

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ING-IND/31

Anno

Secondo anno

Unità temporale

Primo semestre

Ore aula

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
Chua, Desoer, Kuh – Circuiti lineari e non lineari – Jackson
Rizzoni G. – Elettrotecnica: principi e applicazioni, Seconda edizione - McGraw-Hill
Esercizi e Materiale distribuito durante le lezioni del corso

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Sì

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Sì

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Valutazione tirocinio

Valutazione in itinere

Prova pratica

Erogazione

85T012 ELETTROTECNICA in Ingegneria Industriale L-9 (docente da definire)

Docente

Francesco Carlo MORABITO

Obiettivi

N.D.

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

Erogazione a distanza

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Valutazione prova orale

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Valutazione tirocinio

Valutazione in itinere

Prova pratica

Ulteriori informazioni