Conoscenza e capacità di comprensione: comprendere i principi fondamentali della dinamica dei sistemi centrale - rete; conoscere le modalità di gestione dei generatori e degli impianti di produzione dell'energia elettrica. Conoscenza e capacità di comprensione applicate: essere in grado di studiare e valutare i fenomeni transitori elettromeccanici e i sistemi per la regolazione della tensione. Autonomia di giudizio: essere in grado di applicare le conoscenze acquisite per risolvere problemi di progetto e sintesi dei sistemi di regolazione della tensione. Abilità comunicative: acquisire un linguaggio tecnico-scientifico atto a esporre e discutere con efficacia problemi tecnici e teorici nel campo della gestione e controllo di reti elettriche. Capacità di apprendere: saper raccogliere informazioni da libri di testo, data sheet, banche dati, atti congressuali, per la soluzione autonoma di problemi relativi alla gestione e controllo degli impianti elettrici.
Capacità di analizzare e configurare una rete dati per la gestione e controllo dei sistemi elettrici.

Impianti elettrici. Sistemi elettrici per l'energia.

Introduzione alla gestione e del controllo di sistemi centrale-rete: aspetti elettrici ed automatici.
Descrizione della macchina sincrona trifase; prime assunzioni e ipotesi; equazioni fondamentali (parte elettrica, magnetica e meccanica); trasformazione di Park e relative proprietà principali.
Applicazione della trasformazione di Park alle equazioni della parte elettrica e magnetica; reti lineari d’asse “d” e “q”.
Funzioni di trasferimento operatoriali: A(p), B(p), Ld(p), Lq(p); costanti di tempo caratteristiche della macchina sincrona; induttanze sincrona, transitoria e sub transitoria d’asse “d” e “q”.
Introduzione ai valori relativi (“per unit”). Equazione meccanica in valori relativi; diagrammi di Bode delle funzioni di trasferimento operatoriali.
Funzionamento a regime permanente; diagramma vettoriale della macchina sincrona in assenza di saturazioni magnetiche; funzionamento in cortocircuito, a vuoto, a pieno carico; utilizzo del diagramma vettoriale, procedura per il tracciamento, esempi di calcolo della corrente di eccitazione nominale.
Rappresentazione del funzionamento della macchina sincrona sul piano p/q; curve a eccitazione costante; limiti in sovra- e sotto-eccitazione; curve di capability.
Rappresentazione delle saturazioni nei circuiti magnetici della macchina sincrona; utilizzo dei modelli d’asse “d” e “q”; equazioni fondamentali e modifiche ai circuiti equivalenti; reattanza di dispersione d’indotto.
Equazioni della parte magnetica in d/q in presenza di saturazioni magnetiche; funzionamento a regime permanente a vuoto e da compensatore sincrono; diagramma e reattanza di Potier (cenni); rappresentazione delle cadute di forza magneto-motrice dovute alle saturazioni.
Diagramma vettoriale e calcolo della corrente di eccitazione in presenza di saturazioni; coefficiente di Potier.
La regolazione della tensione negli impianti di produzione dell’energia elettrica: aspetti introduttivi; generatore funzionante su carico isolato; sistemi di controllo dell’eccitazione; eccitatrice statica diretta; eccitatrice rotante “brushless”; caratteristiche funzionali di un moderno sistema di controllo dell’eccitazione; funzioni di trasferimento; modelli di ordine ridotto; schemi a blocchi dei moderni regolatori di tensione ad azione integrale.
Ciclo di regolazione di tensione della macchina sincrona: stabilità, rapidità di risposta, passaggio dal funzionamento a vuoto a pieno carico; funzionalità aggiuntive: limiti in sovra- e sotto-eccitazione, ciclo di regolazione di Q/cosfi, compound (positivo e negativo); oscillazioni elettromeccaniche e segnali stabilizzanti.
Specificazione e collaudo di un sistema di controllo dell’eccitazione; esempi di moderne realizzazioni industriali.
Modello dinamico di un sistema elettrico centrale-rete. Dinamica dei singoli componenti, interazioni tra componenti, matrici di trasformazione, modello dinamico globale; classificazione dei transitori nei sistemi elettrici. Simulatori; Laboratorio di simulazione di transitori elettromeccanici.
Il controllo coordinato e gerarchico delle tensioni nei sistemi di trasmissione. Aspetti di automatica applicata alla regolazione secondaria di tensione; il Sistema Automatico di Regolazione della Tensione (SART). La regolazione terziaria di tensione (cenni).
Introduzione alla Generazione Distribuita (GD). Definizioni, evoluzione, prospettive, problematiche connesse allo sviluppo della DG. Il fenomeno del Voltage Rise: studio e tecniche di mitigazione. Aspetti di automatica applicata alle reti di distribuzione in presenza di DG. Laboratorio di strumenti per la simulazione: algoritmi ed esempi.
Aspetti teorici ed applicativi delle architetture di controllo di sistemi di produzione di energia elettrica: sistemi di controllo a microprocessore con sistema operativo.

R. Marconato “Sistemi elettrici di potenza” Vol.1 Cap.6, Vol.2 Cap.10 (fotocopie disponibili presso Biblioteca Tecnico-Scientifica).

R. Marconato “Electric Power Systems”, Ed. CEI.

F. Saccomanno “Sistemi elettrici per l’energia – analisi e controllo”, UTET.

Quaderni ABB di applicazione tecnica N.12: Generalità sui sistemi navali e sulle installazioni di bordo, ABB Sace. Web: bol.it.abb.com www.abb.com .

Slides fornite a lezione.

Norme tecniche e registri di classifica (Fascicoli vari citati a lezione).

Introduzione alla gestione e del controllo di sistemi centrale-rete: aspetti elettrici ed automatici.
Descrizione della macchina sincrona trifase; prime assunzioni e ipotesi; equazioni fondamentali (parte elettrica, magnetica e meccanica); trasformazione di Park e relative proprietà principali.
Applicazione della trasformazione di Park alle equazioni della parte elettrica e magnetica; reti lineari d’asse “d” e “q”.
Funzioni di trasferimento operatoriali: A(p), B(p), Ld(p), Lq(p); costanti di tempo caratteristiche della macchina sincrona; induttanze sincrona, transitoria e sub transitoria d’asse “d” e “q”.
Introduzione ai valori relativi (“per unit”). Equazione meccanica in valori relativi; diagrammi di Bode delle funzioni di trasferimento operatoriali.
Funzionamento a regime permanente; diagramma vettoriale della macchina sincrona in assenza di saturazioni magnetiche; funzionamento in cortocircuito, a vuoto, a pieno carico; utilizzo del diagramma vettoriale, procedura per il tracciamento, esempi di calcolo della corrente di eccitazione nominale.
Rappresentazione del funzionamento della macchina sincrona sul piano p/q; curve a eccitazione costante; limiti in sovra- e sotto-eccitazione; curve di capability.
Rappresentazione delle saturazioni nei circuiti magnetici della macchina sincrona; utilizzo dei modelli d’asse “d” e “q”; equazioni fondamentali e modifiche ai circuiti equivalenti; reattanza di dispersione d’indotto.
Equazioni della parte magnetica in d/q in presenza di saturazioni magnetiche; funzionamento a regime permanente a vuoto e da compensatore sincrono; diagramma e reattanza di Potier (cenni); rappresentazione delle cadute di forza magneto-motrice dovute alle saturazioni.
Diagramma vettoriale e calcolo della corrente di eccitazione in presenza di saturazioni; coefficiente di Potier.
La regolazione della tensione negli impianti di produzione dell’energia elettrica: aspetti introduttivi; generatore funzionante su carico isolato; sistemi di controllo dell’eccitazione; eccitatrice statica diretta; eccitatrice rotante “brushless”; caratteristiche funzionali di un moderno sistema di controllo dell’eccitazione; funzioni di trasferimento; modelli di ordine ridotto; schemi a blocchi dei moderni regolatori di tensione ad azione integrale.
Ciclo di regolazione di tensione della macchina sincrona: stabilità, rapidità di risposta, passaggio dal funzionamento a vuoto a pieno carico; funzionalità aggiuntive: limiti in sovra- e sotto-eccitazione, ciclo di regolazione di Q/cosfi, compound (positivo e negativo); oscillazioni elettromeccaniche e segnali stabilizzanti.
Specificazione e collaudo di un sistema di controllo dell’eccitazione; esempi di moderne realizzazioni industriali.
Modello dinamico di un sistema elettrico centrale-rete. Dinamica dei singoli componenti, interazioni tra componenti, matrici di trasformazione, modello dinamico globale; classificazione dei transitori nei sistemi elettrici. Simulatori; Laboratorio di simulazione di transitori elettromeccanici.
Il controllo coordinato e gerarchico delle tensioni nei sistemi di trasmissione. Aspetti di automatica applicata alla regolazione secondaria di tensione; il Sistema Automatico di Regolazione della Tensione (SART). La regolazione terziaria di tensione (cenni).
Protocolli di rete per la gestione e il controllo dei sistemi elettrici.
Introduzione alla Generazione Distribuita (GD). Definizioni, evoluzione, prospettive, problematiche connesse allo sviluppo della DG. Il fenomeno del Voltage Rise: studio e tecniche di mitigazione. Aspetti di automatica applicata alle reti di distribuzione in presenza di DG. Laboratorio di strumenti per la simulazione: algoritmi ed esempi. Complementi di programmazione per la simulazione dei sistemi elettrici.

Lezioni frontali. Esercitazioni. Seminari. Laboratori didattici. Visite tecniche.

Si prevede la frequenza obbligatoria di alcune attività didattiche specifiche (laboratori, seminari, esercitazioni interattive, ecc.).

Esame finale orale con domande di teoria, discussione di problemi complessi e di casi di studio. Nell'esame orale verranno rivolte un numero adeguato di domande relative a tutto il programma del corso.
Presentazione di un elaborato inerente i sistemi real time o le simulazione di reti elettriche.