Corso di laurea: Electrical Engineering (Ingegneria elettrica) Programmazione per l'A.A. 2014/2015

Il corso ha l’obiettivo di fornire concetti di base ed avanzati relativi alle metodologie ed agli strumenti di misura in ambito elettrico ed elettronico. Fondamenti di metrologia e di propagazione dell’incertezza. Metodi e strumenti di misura. Strumentazione elettronica di misura. Strumentazione numerica. Elaborazione dei segnali di misura nella strumentazione numerica.Nell’ambito del corso è prevista l’esecuzione di attività sperimentali di laboratorio insieme con seminari specialistici.

• Norme UNI 4546
• Guida per la valutazione dell’incertezza nelle misurazioni.
• J.J. Carr, Elements of electronic instrumentation and measurements, Prentice Hall, 1996.
• Zingales, Misure Elettriche, UTET.
• Iuculano, Mirri, Strumentazioe elettronica di misura, UTET

Generalità sui Transitori delle Macchine Elettriche. Teoria Generalizzata delle Macchine Elettriche: Trasformazioni in sistemi qd0 con riferimento arbitrario. Equazioni di tensione. Calcolo della coppia elettromagnetica. Applicazioni delle Trasformazioni allo studio dei guasti di Motori asincroni e a transitori di alimentazione e di avviamento. Analisi e simulazioni. Circuiti equivalenti. Prove in laboratorio sui guasti e sui transitori. Studio della Macchina sincrona nel sistema qd0 ed in forma operazionale. Studio alle piccole ed alle grandi perturbazioni. Transitori elettrici e meccanici. Modelli completi e di ordine ridotto. Simulazioni nel tempo e studio nel dominio della frequenza. Diagrammi di Bode delle matrici di trasferimento. Materiali a Magneti Permanenti: Modellistica. Caratteristiche elettriche e magnetiche delle Macchine a Magneti permanenti a magnetizzazione radiale e tangenziale. Calcolo dell’induzione al traferro. Motori Brushless. Macchine a magneti permanenti interni ed esterni: equazioni di funzionamento a regime ed in transitorio. Determinazione dei parametri. Modelli e Simulazioni. Prove in laboratorio su Macchine a Magneti Permanenti.

1. P.C. Krause: "Electric Machinery" - McGraw Hill
2. A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley Jr., Umans S.:"Electrical Machinery" 7th edition- McGraw Hill.
3. M.KOSTENKO, L.PIOTROVSKI: "Machines electriques" (in inglese o francese) voll.l e 2 - MIR Mosca libreria Italia-URSS, Via Edilio Raggio, 1/10 Genova.
4. S. CREPAZ: "Macchine elettriche" CLUP - Milano.
5. A. CONSOLI: "Macchine Elettriche", Appunti dalle Lezioni

ITALIANORichiami sulle linee elettriche. Studio dei flussi di potenza nelle reti (Load flow AC e DC). Perdite di rete. Sistema energetico: fonti primarie, costi e prezzi. Impianti di generazione: modelli tecnico-economici. Regolazione della tensione. Regolazione della frequenza. Modelli di competizione nel settore elettrico. Elementi di microeconomia. La teoria della domanda e dell’offerta. Il benessere sociale. Architettura dei mercati elettrici. Gestione del rischio nei prezzi: contratto finanziari e contratti per differenza. Tempistica dei mercati dell’energia e dei servizi. Risorse per il bilanciamento. Interazione tra mercati dell’energia e mercati dei servizi. Potere di mercato (definizione ed indici). Modellizzazione del potere di mercato. Comportamento strategico. Applicazione della teoria dei giochi al mercato elettrico. Fondamenti dei prezzi legati alle congestioni, metodi per penalizzare le congestioni. Sistemi con accumulo. Partecipanti ibridi al mercato elettrico. Sicurezza del sistema elettrico. Servizi e mercati della potenza reattiva. Rete di trasmissione e mercato elettrico: contratti bilaterali, diritti fisici di trasmissione, effetto della rete di trasmissione sul mercato centralizzato. Dispacciamento economico e optimal power flow. Formulazione matematica dei prezzi nodali. Tariffe per gli utenti della rete di distribuzione di bassa e media tensione.

• Marconato, R. (2004), Electric Power Systems Second Edition Vol. 1 & 2, Milano, CEI.
• Kirschen, D.S., Štrbac, G. (2004) Fundamentals of power system economics. Chichester: Wiley

Introduzione alla compatibilità elettromagnetica.
Requisiti di compatibilità elettromagnetica per sistemi elettronici.
Richiami di elettromagnetismo.
Teoria dei campi elettromagnetici. Linee di trasmissione. Antenne. Introduzione al metodo degli elementi finiti.
Applicazioni alla progettazione con vincoli di compatibilità elettromagnetica.
Comportamento non ideale dei componenti. Spettri dei segnali. Emissioni irradiate e suscettività. Emissioni condotte e suscettività. La diafonia. Schermature. Scariche elettrostatiche. Progetto di sistemi elettromagneticamente compatibili.
Esercitazioni.
Esercitazioni di calcolo numerico. Prove di laboratorio.

Paul Clayton R., Introduction to ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY 2nd ed., WILEY.

Sistemi automatici di misura, LabVIEW, Metodi per la caratterizzazione dei sistemi di misura. Sensori resistivi: Potenziometri, SG, RTD. Sensori basati su variazione di impedenza: capacitivi, Induttivi, LVDT. Sensori attivi: Termocoppie, sensori Piezoelettrici, Sistemi per la misura di grandezze assolute (spostamento, velocità ed accelerazione) Altre tipologie di sensori (encoder, digitali, ultrasuoni, etc.) Sensori basati su materiali innovativi Sistemi multisensoriali, smart sensors, (wireless)sensor networks, power harvesting Circuiti di condizionamento per sensori.
La conversione A/D, campionamento e quantizzazione (convertitori A/D, D/A) L’oscilloscopio numerico L’Analizzatore di spettro numerico Sistemi di acquisizione dati, bus standard per reti di strumenti di misura e sensori.

E. Doebelin, "Strumenti e metodi di misura", Mc Graw Hill
R Pallas-Areny, J. G. Webster, "Sensors and signal Conditioning" Wiley Inter Science

ITALIANO
Modellazione dei Componenti per lo Studio della Dinamica dei Sistemi Elettrici di Potenza (SEP)
- Richiami sulle trasformazioni di variabili utilizzate negli studi sui SEP
- Linee di trasmissione
- Trasformatore di potenza
- Macchina sincrona
- Carichi
Regolazione di Frequenza nella Trasmissione
- Controllo della Frequenza e dei flussi di potenza attiva
- Regolazione della velocità di un gruppo di generazione
- Regolazione primaria nel funzionamento isolato ed interconnesso
- Regolazione secondaria nel funzionamento isolato
- Regolazione secondaria di frequenza-potenza nei sistemi interconnessi
- Regolazione terziaria
Controllo della Tensione nella Trasmissione
- Controllo della Tensione e dei flussi di potenza reattiva
- Relazione tra la tensione e le variazioni di potenza reattiva
- Sistema gerarchico di regolazione (Primaria, Secondaria e Terziaria)
Regolazione di Tensione nelle Reti di Distribuzione (Passive ed Attive)
- Modelli per la Distribuzione
- La Distribuzione e la generazione distribuita.
Sistemi di Controllo per la Trasmissione AC
- Trasformatori di regolazione
- Compensazione ideale distribuita e concentrata
Analisi dei Guasti
Metodologie di analisi per i guasti simmetrici e dissimmetrici:
- nelle Reti di Trasmissione
- nelle Reti di Distribuzione (Passive ed Attive)
Protezioni
Sistemi di Protezione e Automazione/Controllo
- nelle Reti di Trasmissione
- nelle Reti di Distribuzione (Passive ed Attive).

Autore: Roberto Marconato
Titolo: Electric Power Systems, Vol. I, II e III
Editore: CEI

Knowledge of design features and operation of the electrical drives and of their most common control modes. AC Drives: control of torque, speed and position. Low and high dynamic performance. Elastic shaft drives. Losses and derating. Stability. Induction motor drives: Field-Oriented Control in steady-state and transient. Rotor and stator flux estimation: direct methods. Rotor flux observers. Stator flux observers. Indirect methods. Rotor time constant. Tuning and parameter identification. Self Commissioning and continuous self tuning. Sensorless drives. Sensorless control at low and zero speeds. Synchronous motor: Field Oriented Control in steady-state and transient. Special Machine Drives: stepper and switched reluctance motors. Permanent Magnet (PM) motor drives: DC brushless, surface mounted and Interior PM motor drives, Synchrels. Integration of the electrical drives in industrial production. Fault tolerance and Reliability. EMI in electrical drives.

• Lipo, Novotny: "Modern Electrical Drives", Kluwer Editor, 1998.
• Mohan: "Power Electronics", Hoeply.
• B. Bose “Power Electronics and Variable Frequency Drives”, IEEE Press