Conoscenza e capacità di comprensione: Comprendere i principi di funzionamento della strumentazione di misura in ambito collaudo di macchine e sistemi elettrici. Conoscere i principali test applicati alle macchine e agli impianti di uso comune, le modalità di esecuzione e le finalità. Conoscere le principali normative di riferimento per la prova e il collaudo di macchine e sistemi elettrici.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate: essere in grado di interpretare le informazioni raccolte durante un’esperienza di collaudo o similare e utilizzarli per redigere una relazione tecnica completa di descrizione della prova, elaborazione dati e conclusioni.

Autonomia di giudizio: saper valutare criticamente i risultati di un’esperienza di collaudo e saper indicare le modalità di test idonee all’ottenimento di uno specifico obiettivo.

Abilità comunicative: saper descrivere le procedure di prova idonee a uno specifico obiettivo per una specifica tipologia di sistema elettrico. Saper redigere una relazione tecnica inerente le medesime tematiche.

Capacità di apprendere: saper identificare le caratteristiche minime di uno strumento idoneo alla realizzazione di un determinato test. Saper interpretare il report di collaudo di una macchina o sistema elettrico.

Elettrotecnica.
Principi di macchine e impianti elettrici.
Nozioni base di informatica.

1. Cenni di metrologia & Analisi dei dati
2. Strumentazione di misura per l’ingegneria elettrica
3. Generalità sul collaudo di macchine elettriche
4. Prove su sistemi isolanti
5. Prove su trasformatori
6. Prove su macchine sincrone
7. Prove su macchine asincrone
8. Prove termiche
9. Strumentazione digitale per l'ingegneria elettrica
10. Introduzione alla programmazione con Python
11. Trasmissione misure su su rete dati
12. Apparati di misura per la regolazione
13. Smart Metering
14. Phasor Measurement Unit

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.

G. Zingales, Misure sulle macchine e sugli impianti elettrici, CLEUP, 1989.

G. Iuculano, D. Mirri, Misure elettroniche, CEDAM, 2002.

F. Milano, Advances in Power System Modelling, Control and Stability Analysis, IET Power&Energy series, 2016.

Estratti di Normativa tecnica citata a lezione (IEC/IEEE).

Allegati al codice di rete.

Regole tecniche di connessione.

1. Cenni di metrologia & Analisi dei dati
Richiami sul concetto di misura, unità di misura, valori campione
Fondamenti di teoria degli errori.
Natura aleatoria della misura.
Analisi dati

2. Strumentazione di misura per l’ingegneria elettrica
Caratteristiche generali di uno strumento
Strumenti per la misura di grandezze elettriche.
Misura di resistenze.
Misura di grandezze non elettriche.

3. Generalità sul collaudo di macchine elettriche
Motivazioni al collaudo. Categorie di prove e nomenclatura. Riferimenti normativi
Configurazioni tipiche di prova. Schemi dissipativi e rigenerativi. Prove dirette e indirette.

4. Prove su sistemi isolanti
Resistenza di isolamento.
Fattore di perdita (tandelta).Meccanismi di perdita nei dielettrici a frequenze industriali. Ponte di Schering.
Prove di tenuta in alta tensione

5. Prove su trasformatori
Richiami sul modello del trasformatore. Parametri caratteristici
Prove tipiche. Misura del rapporto di trasformazione, prova a vuoto, prova in corto-circuito.
Determinazione del rendimento convenzionale e delle caratteristiche di targa.
Esperienza di laboratorio: prove sul trasformatore trifase

6. Prove su macchine sincrone
Richiami generali sulle macchine sincrone.
Prove tipiche: misura della resistenza degli avvolgimenti, prova a vuoto, prova in corto
Altre prove: prova ZPF, prova a piccolo scorrimento, prova in sovravelocità.
Modelli di macchina per il tracciamento delle curve caratteristiche e loro identificazione dalle prove.
Procedure per il tracciamento delle curve caratteristiche
Determinazione delle perdite dalle prove. Rendimento convenzionale.
Esperienza di laboratorio: prova diretta di efficienza su motore brushless

7. Prove su macchine asincrone
Richiami generali sulle macchine asincrone
Prove tipiche: misura di resistenza, prova a vuoto, prova a rotore bloccato.
Altre prove: prove a carico, test per la valutazione delle perdite addizionali
Identificazione del circuito equivalente da prove sperimentali
Procedure di tracciamento delle curve caratteristiche e rendimento convenzionale
Esperienza di laboratorio: prove di identificazione di un motore asincrono

8. Prove termiche
Introduzione, motivazioni e definizioni relative alle prove termiche
Prove termiche dirette: criteri di test, determinazione del regime termico e della sovratemperatura a regime
Introduzione alle prove termiche indirette: metodo di sovrapposizione
Prove indirette per macchine sincrone
Prove indirette per macchine asincrone

9. Strumentazione di misura digitali per l’ingegneria elettrica
Conversione A/D. Campionamento, quantizzazione. Misure di grandezze fisiche con strumenti numerici, Logiche combinatorie e logiche sequenziali. Contatori. Voltmetro a rampa e ad integrazione. Conversione digitale analogical. Errori di conversione.
Misure di grandezze elettriche. TA e TV
Campionamento con microprocessori, schede analogiche e digitali
Lettura di una terna sinusoidale, esempio Simulink.

10. Introduzione alla programmazione con Python

11. Trasmissione di misure su rete dati
Fondamenti di TCP/IP. Comunicazione via socket: TCP e UDP. Principali protocolli sistema elettrico.
Esercitazioni con Python

12. Apparati di misura per la regolazione
UVRQ Unità di verifica Regolazione di reattiva
UVRP Unità Verifica Regolazione Primaria

13. Smart Metering
Contatori 2G, infrastruttura di comunicazione. PLC, MQTT

14. Phasor Measurement Unit:
Struttura e protocolli di comunicazione
Esempi

Lezioni frontali
Esercitazioni di laboratorio

Lo studente è tenuto a preparare una breve relazione tecnica inerente le esperienze di laboratorio svolte nel corso dell’insegnamento e uno script Python per la gestione di uno strumento di misura. Tali elaborati potranno essere discussi con il candidato in sede d’esame per chiarire eventuali criticità.
L’esame è un colloquio orale, articolato su tre domande inerenti gli argomenti trattati nel corso delle lezioni frontali.
Il giudizio finale è determinato, per circa l'80%, dalla valutazione degli elaborati presentati e, per la restante parte, dall'esito del colloquio orale.

Questo insegnamento approfondisce argomenti strettamente connessi a uno o più obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite