Docente/i: Gianpietro Granelli  

Denominazione del corso: Fondamenti di impianti elettrici
Codice del corso: 062038
Corso di laurea: Ingegneria Elettrica
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/33
Crediti formativi: CFU 5
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Acquisizione di nozioni complementari di elettrotecnica riguardanti i sistemi trifasi. Acquisizione delle nozioni di base sulla struttura e sui componenti dei sistemi elettrici di potenza. Apprendimento dei procedimenti per il calcolo delle correnti di corto circuito e introduzione al calcolo della ripartizione dei flussi di potenza.

Programma del corso

Dopo aver richiamato e completato alcuni argomenti trattati nei Corsi di Teoria dei Circuiti e di Elettrotecnica, viene presentata la classificazione e la struttura degli impianti elettrici per la produzione, il trasporto, la distribuzione e l'utilizzazione dell'energia elettrica. Vengono poi studiate le caratteristiche fondamentali dei principali componenti degli impianti elettrici di potenza (linee, macchine sincrone, trasformatori) e ricavati i relativi modelli matematici (in coordinate di fase e nei componenti simmetrici). Tali modelli sono impiegati nelle procedure per l'analisi dei guasti (calcolo delle correnti di corto circuito simmetrico e dissimmetrico). Infine, viene svolta la parte introduttiva riguardante lo studio della ripartizione dei flussi di potenza ("load flow") nelle reti di trasmissione e sono presentati succintamente i relativi algoritmi di calcolo. L'aspetto applicativo e di calcolo degli argomenti trattati č considerato nelle esercitazioni (in aula e in laboratorio) che vengono svolte anche con l'ausilio di programmi di calcolo e di "tools" in ambiente MATLAB.

1. Richiami e complementi di elettrotecnica
Circuiti elettrici in regime sinusoidale. Sistemi trifasi e metodo dei componenti simmetrici. Teoremi sulle reti elettriche. Metodo dei valori relativi per lo studio delle reti comprendenti trasformatori.

2. Generalitā
Classificazione e struttura degli impianti elettrici. Cenni sugli impianti di generazione e sulle reti di trasmissione ad alta tensione, di distribuzione primaria, di distribuzione a media e a bassa tensione. Cenni sugli impianti utilizzatori civili e industriali.

3. Principali componenti degli impianti
Caratteristiche delle linee elettriche aeree e in cavo: tipi costruttivi, scelta dell’isolamento e del conduttore, calcolo delle costanti fondamentali. Macchine sincrone e trasformatori: cenni costruttivi, principio di funzionamento, caratteristiche principali, modelli matematici. Cenni sugli apparecchi di manovra e protezione.

4. Correnti di corto circuito
Studio delle reti trifasi con il metodo dei componenti simmetrici. Impedenze di sequenza per le macchine sincrone, i trasformatori, le linee; reti di sequenza. Calcolo delle correnti di corto circuito trifase simmetrico. Calcolo delle correnti di corto circuito dissimmetrico. Cenni sulla scelta degli interruttori. Stato del neutro nei sistemi trifasi; correnti di corto circuito e sovratensioni.

5. Ripartizione dei flussi di potenza
Equazioni generali delle reti in regime permanente. Introduzione al calcolo della ripartizione dei flussi di potenza (calcolo di "load flow") per le reti di trasmissione; cenni sui metodi soluzione; calcolo di load flow in corrente continua.

6. Argomenti delle esercitazioni in aula
Risoluzione di circuiti elettrici monofasi e trifasi. Applicazione del metodo dei valori relativi allo studio delle reti con trasformatori. Calcolo delle correnti di corto circuito simmetrico e dissimmetrico; esame ed applicazione della Norma CEI 11-25. Calcoli di load flow in corrente continua.

7. Argomenti delle esercitazioni di laboratorio
Utilizzazione di programmi di calcolo in ambiente MATLAB per la soluzione di circuiti elettrici monofasi e trifasi, per il calcolo delle correnti di corto circuito simmetrico e dissimmetrico, per i calcoli di load flow con l'impiego di diversi algoritmi (Gauss-Seidel, Newton-Raphson, "fast decoupled", metodo in corrente continua). Impiego del "blockset" SimPowerSystems di MATLAB per l'analisi dei transitori nei sistemi elettrici di potenza.

Prerequisiti

Conoscenze fornite dagli insegnamenti di: Analisi Matematica A e B, Geometria e Algebra, Fisica 1 A e 1B, Teoria dei Circuiti, Elettrotecnica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 30
Esercitazioni (ore/anno in aula): 14
Laboratori (ore/anno in aula): 6
Progetti (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

G. Granelli. Dispense del Corso di Fondamenti di Impianti Elettrici. Disponibili presso in docente.

N. Faletti, P. Chizzolini. Trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica, 2 volumi. Pātron Editore, Bologna.

V. Cataliotti. Impianti Elettrici, 3 volumi. S.F. Flaccovio Editore, Palermo.

V. Medved, R. Schinco. Le correnti di corto circuito negli impianti elettrici AT, MT e BT. Editoriale Delfino, Milano.

F. Iliceto. Impianti Elettrici, Volume I. Pātron Editore, Bologna.

G. Corbellini. Impianti Elettrici. La Goliardica Pavese, Pavia.

Comitato Elettrotecnico Italiano. Norme CEI 11-1, 11-25, 64-8 . Disponibili presso il docente .

Modalità di verifica dell'apprendimento

Vengono svolte due prove scritte in itinere riservate agli allievi che abbiano frequentato almeno il 70% delle lezioni, esercitazioni e laboratori. La prova finale consiste di una prova scritta e di una prova orale che verteranno su tutti gli argomenti del corso. Il superamento di entrambe le prove in itinere sostituisce la prova scritta finale.