Docente/i: Gianpietro Granelli  

Denominazione del corso: Impianti elettrici()
Codice del corso: 502464
Corso di laurea: Ingegneria Industriale
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/33
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Industriale
Crediti formativi: CFU 12
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Parte I: acquisizione di nozioni complementari di elettrotecnica riguardanti i sistemi trifasi; acquisizione delle nozioni di base sulla struttura e sui modelli dei componenti dei sistemi elettrici di potenza; apprendimento dei procedimenti per il calcolo delle correnti di corto circuito; introduzione al calcolo della ripartizione dei flussi di potenza. Parte II: apprendimento delle tecniche basilari per l'analisi e la progettazione degli impianti elettrici di distribuzione e utilizzatori con particolare riferimento ai seguenti argomenti: dimensionamento delle linee (aeree e in cavo) a media e bassa tensione; protezione delle condutture contro il sovraccarico e contro il corto circuito, impianti di terra, rifasamento dei carichi, protezione contro i pericoli dell'elettricità, progettazione degli impianti elettrici a bassa tensione.

Programma del corso

I.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.

I.2 Generalità
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.

I.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.

I.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.

I.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 vari metodi soluzione ( (Gauss-Seidel, Newton-Raphson, FDLF); calcolo di load flow in corrente continua.

I.6 Argomenti delle esercitazioni
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. 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. Impiego del "blockset" SimPowerSystems di MATLAB per l'analisi dei transitori nei sistemi elettrici di potenza.

II.1 Sistemi di distribuzione a media e bassa tensione
Struttura delle reti. Calcolo elettrico delle linee; formule approssimate della c.d.t. sulle linee corte; calcolo di progetto e di verifica col criterio della massima c.d.t. ammissibile.

II.2 Fenomeni termici nelle condutture elettriche
Equazioni della trasmissione del calore. Portata delle condutture con conduttori nudi. Portata delle condutture con conduttori isolati (cavi elettrici). Dimensionamento delle linee col criterio termico. Classificazione e struttura dei cavi elettrici. Portata dei cavi per bassa tensione con posa in aria o con posa interrata secondo le Norme CEI-UNEL. Funzionamento delle condutture in sovraccarico e in corto circuito.

II.3 Apparecchi di manovra
Classificazione e definizioni. Cenno al meccanismo dell'interruzione della corrente elettrica. Caratteristiche degli interruttori, dei sezionatori e dei contattori. Interruttori automatici. Interruttori differenziali.

II.4 Protezione delle condutture a bassa tensione
Protezione di massima corrente; relè termico; relè elettromagnetico; protezione magnetotermica. Interruttori automatici magnetotermici. Fusibili. Protezione delle condutture contro i sovraccarichi e contro il corto circuito.

II.5 Impianti di terra
Costituzione e funzione. Definizione di: resistenza di terra, tensione totale di terra, tensione di contatto, tensione di passo. Studio dei dispersori di forma emisferica e sferica. Altri tipi dispersori; formule approssimate per la resistenza di terra. Esecuzione dell'impianto di terra: dispersori, conduttori di terra, collettore di terra, conduttori di protezione, conduttori equipotenziali. Misure sugli impianti di terra.

II.6 Rifasamento dei carichi
Fabbisogno di potenza reattiva induttiva. Vantaggi del rifasamento. Modalità di rifasamento; caratteristiche dei condensatori di rifasamento; apparecchiature di protezione e di manovra delle batterie di condensatori.

II.7 Protezione contro i pericoli dell'elettricità
Pericolosità della corrente elettrica; curva corrente-tempo di pericolosità convenzionale. Resistenza elettrica del corpo umano; limiti di pericolosità della tensione; curva di sicurezza tensione-tempo. Impianti utilizzatori in bassa tensione; classificazione dei sistemi in relazione al collegamento a terra; protezione contro i contatti indiretti; protezione contro i contatti diretti.

II.8 Argomenti delle esercitazioni
Esercitazioni numeriche su: calcoli di verifica e di progetto delle linee in media e bassa tensione: criterio della c.d.t. e criterio termico; protezione delle condutture contro i sovraccarichi e contro i corto circuiti; rifasamento dei carichi. Uso del software GEO per la progettazione degli impianti di terra in conformità alla Norma CEI 11-1. Introduzione alla progettazione degli impianti elettrici: legislazione e normativa; documentazione di progetto; impiego di un software dedicato per la progettazione degli impianti elettrici in bassa tensione e delle cabine degli utenti alimentati in media tensione in base alla Norma CEI 0-16.

Prerequisiti

Conoscenze fornite dagli insegnamenti di: Analisi Matematica I e II, Geometria e Algebra, Fisica I e II, Elettrotecnica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 68
Esercitazioni (ore/anno in aula): 44
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

G. Granelli . Dispense di Fondamenti di Impianti Elettrici e di Impianti Elettrici.

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

F. Iliceto. Impianti Elettrici, Volume I . Pàtron 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.

G. Conte. Impianti Elettrici, 2 volumi . Hoepli, Milano.

G. Bellato. Gli impianti elettrici nel settore terziario e industriale. Maggioli Editore.

G. Bellato. Gli impianti elettrici negli edifici civili. Maggioli Editore.

V. Cataliotti, A. Campoccia. Impianti di terra. Edizioni TNE, Torino .

V. Carrescia. Fondamenti di sicurezza elettrica. Edizioni TNE, Torino.

Manuale Cremonese di Elettrotecnica, Vol. III. Edizioni Cremonese, Firenze.

Comitato Elettrotecnico Italiano. Norme CEI 11-1, 11-25, 64-8, 0-3, 64-8 e Guide CEI 0-2, 11-37.

Costruttori di apparecchi elettrici (ABB-SACE, BTicino, Schneider). Guide tecniche e software di progettazione.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Lo studente può sostenere: - un'unica prova orale finale su tutti gli argomenti del Corso; - una prova orale intermedia sugli argomenti del 1° semestre e una prova orale finale sugli argomenti del 2° semestre con possibili richiami sugli argomenti del 1°semestre. In ogni caso l'esame verrà registrato all'atto del superamento della prova finale.