ELECTRICAL MACHINES

ING-IND/32 - 9 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

MARIO CACCIATO

Obiettivi formativi

Il corso ha lo scopo di fornire conoscenze di base ed avanzate sulle macchine elettriche, in linea con quanto richiesto nelle moderne applicazioni e propedeutiche per il controllo. Lo studio delle macchine elettriche inizierà richiamando i principi di funzionamento delle macchine ed i relativi circuiti equivalenti a regime, quindi, proseguirà con lo studio dei modelli in transitorio ricavati secondo la teoria generalizzata delle macchine elettriche (o dei riferimenti arbritari). Al termine del corso, lo studente avrà acquisito le conocscenza che gli permettaranno di utilizzare le macchine elettriche in regime statico e dinamico in tutte le applicazioni industriali e civili quali la trazione elettrica, la produzione e conversione d'energia, anche da fonti rinnovabili, e con particolare attenzione al risparmio energetico.

Prerequisiti richiesti

Sono richieste le conoscenze propedeutiche dei corsi di Fisica II e di Elettrotecnica. E' consigliato, ma non indispensabile, aver seguito un corso di base sulle macchine elettriche.

Frequenza lezioni

La frequenza è obbligatoria. Si ricorda che per ottenere l'idoneità lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle ore del corso.

Contenuti del corso

Topic 1: Fundamentals of Electric Circuits (review)

Phasor theory
Three-phase circuits
Real, reactive and complex power

Topic 2: Magnetic Circuits and Magnetic Materials

Flux Linkage, Inductance and Energy
Electromechanical- Energy-Conversion Principles
Heating

Topic 3: Transformers

Single phase and three-phase transformer
Principles of operation
Steady-state equivalent circuits
No-load and short-circuit condition

Topic 4: Introduction to Rotating Machines

Principles of operation and steady-state equivalent circuits of a dc machine
Speed-Torque characteristics of a separately excited dc machine
Space-phasor theory: the dq0 transformation
Rotating magnetic field

Topic 5: AC Machines

Principles of operation and steady-state equivalent circuits of a synchronous machine
Theory and models of synchronous machine with and without saturation: Behn-Eshemburg, Potier, qd axes, Arnold-Blondel
Capability curves of a synchronous machine
Principles of operation and steady-state equivalent circuits of an induction machine
Speed-Torque characteristics of an induction machine
Model of synchronous and induction machines in qd0 reference frame
Torque equations

Testi di riferimento

Electric Machinery by A. E. Fitzgerald, C. Kingsley, Jr., S. D. Umans. , 7th Edition, McGraw-Hill, 2013
Electric Machinery Fundamentals by Stephen J. Chapman, 4^th Edition, McGraw-Hill, 2005
Macchine Elettriche by S. Crepaz, CittàStudi, 1996
Analysis of electric machinery by P.C. Krause, Mc Graw Hill, 1986
Electrical Machines voll. l e 2 by M. Kostenko, L. Piotrovski, MIR Mosca libreria Italia-URSS
Macchine Elettriche by A. Consoli, Notes
Slides presented at the lessons

Altro materiale didattico

Il materiale didattico si trova sul sito Studium dell'ateneo di Catania.

Programmazione del corso

	*	Argomenti	Riferimenti testi
1	*	Principio di funzionamento del trasformatore
2	*	Proprietà magnetiche dei materiali e perdite nei materiali ferromagnetici
3	*	Campo magnetico rotante
4	*	Principio di funzionamento della macchina a induzione
5	*	Principio di funzionamento della macchina sincrona
6	*	Teoria generalizzata delle macchine elettriche
7	*	Espressione analitica della coppia e caratteristica meccanica della macchina a induzione
8	*	Espressione analitica della coppia e caratteristica pseudo-meccanica della macchina sincrona
9	*	Reazione d'indotto
10	*	Caratteristiche costruttive e principio di funzionamento della macchina a c.c.

* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

Oral examination

PROVE IN ITINERE

Non sono previste prove in itinere.

PROVE DI FINE CORSO

Non sono previste prove di fine corso.

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Principi di funzionamento delle quattro macchine.

Circuito agli qd0 della macchina asincrona e della macchina sincrona.

Calcolo della coppia a regime, espressione della coppia in regime qualunque.

Apri in formato Pdf English version