Conoscenza e capacità di comprensione: Comprendere i principi e le leggi fondamentali del funzionamento delle macchine elettriche, in particolare di trasformatori, motori e generatori elettrici. Conoscere le modalità di modellizzazione matematica e simulazione numerica di macchine elettriche. Acquisire conoscenze di base sulla forma costruttiva e sull’impiego delle macchine elettriche.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: essere in grado di modellizzare e simulare il funzionamento di una macchina elettrica in condizioni statiche e dinamiche. Essere in grado di comprendere documentazione tecnica relativa a macchine elettriche.
Autonomia di giudizio: essere in grado di applicare le conoscenze e competenze apprese per valutare criticamente i modelli usati per la descrizione matematica delle macchine elettriche.
Abilità comunicative: acquisire la terminologia di base per la descrizione delle macchine elettriche e dei loro modelli.
Capacità di apprendere: valutare i dati e le informazioni necessarie alla modellizzazione di una macchina elettrica.

Sono richieste nozioni di Campi Elettromagnetici ed Elettrotecnica

1. RICHIAMI DI ELETTROMAGNETISMO
Leggi di Ohm. Teorema della circtuitazione di Ampere. Legge di Faraday-Lenz. Legge di Hopkinson. Auto e mutue induttanze. Energia magnetica. Forze elettrodinamiche. Coppia elettromagnetica.
2. NOZIONI E CONCETTI DI BASE
Materiali conduttori. Materiali isolanti. Materiali ferromagnetici. Magneti permanenti. Nuclei ferromagnetici laminati. Saturazione magnetica. Isteresi magnetica. Perdite nel ferro.
Avvolgimenti elettrici distribuiti a singolo e doppio strato. Avvolgimenti elettrici concentrati a singolo e doppio strato. Bobine, spire, paralleli.
3. TRASFORMATORI
3.1. Cenni costruttivi. Dati di targa.
3.2. Modello matematico del trasformatore monofase
3.3. Modello matematico del trasformatore trifase
3.4. Funzionamento a carico ed in corto circuito. Misura dei parametri.
3.5. Funzionamento a carico, perdite e rendimento.
3.6. Il trasformatore nel sistema elettrico.
4. MACCHINE IN CORRENTE CONTINUA
4.1. Cenni costruttivi e principio di funzionamento. Dati di targa.
4.2. Avvolgimenti di armatura, di campo, compensatori e poli ausiliari.
4.3. Campi magnetici a vuoto e a carico
4.4. Transitori di commutazione
4.5. Equazioni dinamiche
4.6. Equazioni statiche
4.7. Curve caratteristiche
5. EQUAZIONI DEL CAMPO ROTANTE
5.1. Campi magnetici prodotti da avvolgimento trifase
5.2. Flussi concatenati e forze elettromotrici
5.3. Trasformazione di Clarke
5.4. Trasformazione di Park
6. MACCHINE ASINCRONE
6.1. Cenni costruttivi e principi di funzionamento. Dati di targa.
6.2. Equazioni dinamiche in variabili di fase
6.3. Equazioni dinamiche in variabili trasformate e circuito equivalente
6.4. Modelli per simulazione dinamica
6.5. Equazioni statiche e circuito equivalente a regime
6.6. Caratteristiche di funzionamento in regime stazionario
7. MACCHINE SINCRONE A ROTORE AVVOLTO
7.1. Cenni costruttivi e principi di funzionamento. Dati di targa.
7.2. Equazioni dinamiche in variabili di fase
7.3. Equazioni dinamiche in variabili trasformate e circuito equivalente
7.4. Modelli per simulazione dinamica
7.5. Equazioni statiche e diagrammi fasoriali
7.6. Caratteristiche di funzionamento in regime stazionario
8. MACCHINE A MAGNETI PERMANENTI
8.1. Cenni costruttivi e principi di funzionamento. Dati di targa.
8.2. Il campo magnetico a vuoto. Induttanze
8.3. Equazioni dinamiche in variabili di fase
8.4. Equazioni dinamiche in variabili trasformate e circuito equivalente
8.5. Modelli per la simulazione dinamica
9. MACCHINE A RILUTTANZA
9.1. Cenni costruttivi e principi di funzionamento. Dati di targa.
9.2. Induttanze. Macchine a riluttanza assistite da magneti permanenti
9.3. Equazioni dinamiche in variabili di fase
9.4. Equazioni dinamiche in variabili trasformate e circuito equivalente
9.5. Modelli per la simulazione dinamica
10. MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI
10.1. Motori a passo
10.2. Macchine “switched-reluctance”
10.3. Macchine “doubly-fed”
10.4. Macchine lineari
10.5. Attuatori elettrici

Slides mostrate a lezione e rese disponibili agli studenti individualmente prima delle lezioni stesse. Le slides sono strutturate nella forma di dispense adatte allo studio individuale.

1. RICHIAMI DI ELETTROMAGNETISMO
Leggi di Ohm. Teorema della circtuitazione di Ampere. Legge di Faraday-Lenz. Legge di Hopkinson. Auto e mutue induttanze. Energia magnetica. Forze elettrodinamiche. Coppia elettromagnetica.
2. NOZIONI E CONCETTI DI BASE
Materiali conduttori. Materiali isolanti. Materiali ferromagnetici. Magneti permanenti. Nuclei ferromagnetici laminati. Saturazione magnetica. Isteresi magnetica. Perdite nel ferro.
Avvolgimenti elettrici distribuiti a singolo e doppio strato. Avvolgimenti elettrici concentrati a singolo e doppio strato. Bobine, spire, paralleli.
3. TRASFORMATORI
3.1. Cenni costruttivi. Dati di targa.
3.2. Modello matematico del trasformatore monofase
3.3. Modello matematico del trasformatore trifase
3.4. Funzionamento a carico ed in corto circuito. Misura dei parametri.
3.5. Funzionamento a carico, perdite e rendimento.
3.6. Il trasformatore nel sistema elettrico.
4. MACCHINE IN CORRENTE CONTINUA
4.1. Cenni costruttivi e principio di funzionamento. Dati di targa.
4.2. Avvolgimenti di armatura, di campo, compensatori e poli ausiliari.
4.3. Campi magnetici a vuoto e a carico
4.4. Transitori di commutazione
4.5. Equazioni dinamiche
4.6. Equazioni statiche
4.7. Curve caratteristiche
5. EQUAZIONI DEL CAMPO ROTANTE
5.1. Campi magnetici prodotti da avvolgimento trifase
5.2. Flussi concatenati e forze elettromotrici
5.3. Trasformazione di Clarke
5.4. Trasformazione di Park
6. MACCHINE ASINCRONE
6.1. Cenni costruttivi e principi di funzionamento. Dati di targa.
6.2. Equazioni dinamiche in variabili di fase
6.3. Equazioni dinamiche in variabili trasformate e circuito equivalente
6.4. Modelli per simulazione dinamica
6.5. Equazioni statiche e circuito equivalente a regime
6.6. Caratteristiche di funzionamento in regime stazionario
7. MACCHINE SINCRONE A ROTORE AVVOLTO
7.1. Cenni costruttivi e principi di funzionamento. Dati di targa.
7.2. Equazioni dinamiche in variabili di fase
7.3. Equazioni dinamiche in variabili trasformate e circuito equivalente
7.4. Modelli per simulazione dinamica
7.5. Equazioni statiche e diagrammi fasoriali
7.6. Caratteristiche di funzionamento in regime stazionario
8. MACCHINE A MAGNETI PERMANENTI
8.1. Cenni costruttivi e principi di funzionamento. Dati di targa.
8.2. Il campo magnetico a vuoto. Induttanze
8.3. Equazioni dinamiche in variabili di fase
8.4. Equazioni dinamiche in variabili trasformate e circuito equivalente
8.5. Modelli per la simulazione dinamica
9. MACCHINE A RILUTTANZA
9.1. Cenni costruttivi e principi di funzionamento. Dati di targa.
9.2. Induttanze. Macchine a riluttanza assistite da magneti permanenti
9.3. Equazioni dinamiche in variabili di fase
9.4. Equazioni dinamiche in variabili trasformate e circuito equivalente
9.5. Modelli per la simulazione dinamica
10. MACCHINE ELETTRICHE SPECIALI
10.1. Motori a passo
10.2. Macchine “switched-reluctance”
10.3. Macchine “doubly-fed”
10.4. Macchine lineari
10.5. Attuatori elettrici

Lezioni frontali
Esercitazioni di calcolo agli elementi finiti
Use of software per analisi elettromagnetiche
Seminari tenuti da esperti professionisti e progettisti
Visite a stabilimenti elettromeccanici

La verifica dell'apprendimento viene effettuata solo in modalità orale per valutare la capacità dello studente di padroneggiare i concetti base e la teoria della modellizzazione e funzionamento delle macchine elettriche.
Verrà valutata la capacità di comprensione e di comunicazione di concetti legati ai principi di funzionamento delle macchine elettriche.

Industria, innovazione e infrastrutture