Ingegneria Elettrica

Il corso si concentra principalmente sul background e sugli elementi costitutivi fondamentali delle smart grid con un'enfasi rigorosa sulle applicazioni pratiche nella rete del sistema elettrico esistente. Questo corso fornisce una panoramica sul potenziale delle smart grid per una progettazione sostenibile, volta al risparmio e all'efficienza energetica tramite l’integrazione delle fonti di energia rinnovabile. Il corso inoltre fornisce un analisi in termini di gestione dell’energia anche delle micro e nano grid. Ulteriori elementi di competenze fornite riguardano i sistemi di gestione dell’illuminazione, IoT, l’home e building automation e le smart home.

Architettura, standard, elementi e tecnologie delle smart grid Generazione distribuita Sistemi di accumulo HVDC IoT Home automation e smart home.

Una proficua frequenza del Corso, richiede la conoscenza di argomenti trattati in altri corsi, quali: Impianti elettrici 1 e Sistemi elettrici per l’energia

lezioni frontale, con supporto di proiezione di diapositive e seminari

La verifica del profitto avviene attraverso una relazione di laboratorio intermedia e una prova orale finale

1)Appunti forniti a lezione 2) Nouredine Hadjsaid, Jean-Claude Sabonnadière, “Smart grids”, Wiley 3) James Momoh, Smart grids: Fundamentals of design and Analysis”, Wiley

Il corso ha l’obiettivo di fornire allo studente, sia della LM in Ingegneria Meccanica I4M (9 CFU) sia di quella in Ingegneria Elettrica I4E (6 CFU), i fondamenti per il progetto di scambiatori di calore compatti (alettati) e non. Inoltre, ha l’obiettivo di fornire al discente una buona conoscenza nel settore delle macchine frigorifere e pompe di calore sia a compressione sia ad assorbimento. Ancora, ma per i soli studenti I4M, di dare le basi della termodinamica dell’aria umida finalizzata al progetto di massima degli impianti di climatizzazione a tutt'aria. Infine, al termine dell’attività formativa, lo studente sia I4M sia I4L dovrà essere in grado di calcolare l’efficienza di uno scambiatore di calore e quella di una macchina termica a ciclo inverso. Gli studenti I4M dovranno anche essere in grado di eseguire un progetto di massima di un impianto di climatizzazione a tutt'aria.

PARTE I: TRASMISSIONE DEL CALORE. Alette di raffreddamento: Aletta diritta con sezione trasversale rettangolare. Equazione aletta con profilo rettangolare. Aletta infinitamente estesa e con sezione estrema adiabatica. Numero di Biot. Criterio di alettatura. Efficienza aletta. Scambio termico tra due fluidi separati da una parete alettata. Dimensionamento ottimale alette. Scelta materiale. Aletta con profilo parabolico. Aletta con profilo triangolare. Scambiatori di calore: Introduzione. Cenni su scambiatori di calore (SC) a miscela. Scambiatori di calore (SC) a superficie: a tubi coassiali in equi-corrente (EQC) e in contro-corrente (CCR). Distribuzione di temperatura dei fluidi caldo e freddo con e senza passaggio di stato. Metodo TEMA (o MLDT). Dimensionamento di massima di uno scambiatore. Metodo dell’efficienza (o ε-NTU). Verifica di uno scambiatore. Applicazione al congelamento dell'acqua in un condotto. Irraggiamento: Cenni su irraggiamento solare. Temperatura della volta celeste. Apporti solari gratuiti: Parete opaca esposta all'irraggiamento solare nei periodi invernale ed estivo. Calcolo temperatura della superficie di parete irradiata, flusso termico entrante e area equivalente. Parete vetrata esposta all'irraggiamento solare nei periodi invernale ed estivo. Calcolo flusso termico entrante e area equivalente. Temperatura fittizia al sole. PARTE II: TERMODINAMICA DELL’INGEGNERIA. Macchine a ciclo inverso a compressione di vapore: Definizioni. COP e EER. Ciclo di Carnot inverso a vapore saturo. Diagramma di stato lnp-h. Ciclo su piani T-s e p-h. Trasformazioni e relativi dispositivi. Sotto-raffreddamento del liquido. Scambiatore rigenerativo. Compressore volumetrico alternativo. Calcolo lavoro e portata massica del fluido frigorigeno. Rendimento volumetrico. Compressore bi-stadio. Macchina frigorifera bi-stadio. Fluidi frigorigeni: CFC, HCFC, HFC, miscele di HFC. Sigla impiegata. Macchine frigorifere in cascata. Pompe di calore. Confronto caldaia - pompa di calore. Macchine frigorifere ad assorbimento : Definizioni e schema d’impianto. Processi di riscaldamento e raffreddamento nel generatore e nell’assorbitore. Diagrammi p-T-X (o di Oldham). Stato termodinamico dei quattro componenti sul piano p-T-X. Calcolo EER teorico e visualizzazione su piano p-T-x. Scambiatore di calore rigenerativo. Consumo di acqua della macchina. Calcolo EER reale tramite bilanci di energia e massa. Termodinamica dell’aria umida (Psicrometria) – per i soli studenti di Ingegneria Meccanica I4M: Definizioni. Diagramma psicrometrico. Temperatura di saturazione adiabatica, isoentalpica e a bulbo umido. Psicrometro di Assmann. Trasformazioni dell’aria umida: riscaldamento, umidificazione adiabatica con acqua allo stato liquido e di vapore, raffreddamento con deumidificazione, miscelamento adiabatico. PARTE III: IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE. (per i soli studenti di Ingegneria Meccanica I4M) Portata di rinnovo dell’aria e Tasso minimo di rinnovo dell’aria. Carico termico invernale. Carico termico estivo (orario). Climatizzazione invernale ed estiva. Unità di Trattamento dell'Aria (UTA) in regime di funzionamento invernale con e senza batteria di preriscaldamento. Unità di Trattamento dell'Aria (UTA) in regime di funzionamento estivo.

Si richiede la conoscenza di Trasmissione del Calore e Termodinamica dell'Ingegneria che sono argomenti impartiti nell'insegnamento di Fisica Tecnica del 2° anno 2° Semestre del Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Industriale (Profili: Meccanica, Elettrica ed Elettronica Industriale).

Lezioni, discussioni e soluzione di problemi in classe (dal docente) al fine di comprendere i contenuti teorici dell'insegnamento ed essere in grado di capire e risolvere i relativi problemi, come indicato nella sezione "Obiettivi".

L'esame consiste in una prova orale con 2 domande sui principali contenuti del corso. In particolare, la 1° domanda è mirata ad accertare la conoscenza della trasmissione del calore, e la 2° quella della termodinamica dell'ingegneria. Ai soli studenti di Ingegneria Meccanica I4M (9 CFU) si richiede anche un progetto di massima di un impianto di climatizzazione invernale ed estivo a tutt’aria a portata costante mono-condotto, previo calcolo dei rispettivi carichi termici mediante Software STIMA10 ver. 10.5.xx con applicativo TFM messo a disposizione, ai soli fini didattici, dalla Watts Industries Italia S.r.l.. Inoltre, la prova orale prevede anche una 3° domanda relativa alla parte di psicrometria e impianti di climatizzazione. Viene data allo studente anche la possibilità, opzionale, di dividere l’esame in due parti per aiutarlo a ridurre il carico di lavoro durante la preparazione all'esame. Lo studente che supera la prima prova, ad esempio quella di trasmissione del calore, potrà accedere alla seconda prova (in tal caso, termodinamica dell'ingegneria e, per i soli studenti I4M, psicrometria e impianti di climatizzazione), ma non prima di due settimane. Il voto finale conseguito è calcolato considerando pari peso alle due o tre domande. Il progetto riguardante i soli studenti I4M non ha un voto, ma è condizione necessaria per la verbalizzazione dell’esame. I criteri per la valutazione saranno: il livello di conoscenza degli argomenti presentati durante l’insegnamento, capacità di applicarle, il linguaggio scientifico utilizzato, la chiarezza e completezza delle spiegazioni.

Yunus A. Cengel, Termodinamica e trasmissione del calore, V Edizione, 2022, McGrawHill. ISBN: 978-88-386-5563-0. Cesini, Latini, Polonara, Fisica Tecnica, 2022, Seconda Edizione, Città Studi Edizione. ISBN: 978-88-251-7441-0. Spiga, Efficienza Energetica e Termofisica dell’Edificio, 2018, Società Editrice Esculapio. ISBN: 978-88-9385-075-9. Solo per gli studenti di Ingegneria Meccanica I4M. Spiga, Impianti Termici in Edilizia, 2021, Società Editrice Esculapio. ISBN: 978-88-9385-237-1. Solo per gli studenti di Ingegneria Meccanica I4M.

Nell’ambito dell’insegnamento lo studente acquisisce le conoscenze teoriche e le competenze progettuali proprie del settore dell’elettronica industriale. Lo studente sarà in grado di conoscere, comprendere e progettare i sistemi di conversione statica utilizzati nel moderno settore di produzione, conversione, trasmissione, distribuzione, utilizzazione e stoccaggio dell’energia elettrica, così come nel settore della mobilità elettrica. La formazione mira a fornire le conoscenze teoriche e tecniche riguardo le architetture, i dispositivi, i circuiti ed ai sistemi di controllo e comando utilizzati nella conversione statica dell’energia elettrica, considerando applicazioni in corrente continua ed in corrente alternata. Il processo formativo ha inoltre come obiettivo quello di trasmettere allo studente le competenze e le metodologie per la progettazione dei principali sistemi statici per la conversione dell’energia elettrica e dei relativi sistemi digitali di controllo e comando con riferimento alle problematiche tipiche del settore. Completano il processo indicazioni sugli aspetti di natura termica, meccanica e di integrazione dei convertitori statici nelle applicazioni reali. Con l’obiettivo di supportare l’accrescimento delle competenze saranno messi a disposizione degli studenti specifici software di simulazione e progettazione con i quali effettuare sessioni di esercitazione guidata e autonoma.

Il corso si articola nei seguenti argomenti. Introduzione ai convertitori statici e classificazione, panoramica sugli interruttori di potenza allo stato solido per convertitori statici e caratteristiche principali, dispositivi commerciali e indicazioni sull’utilizzo in base all’applicazione. Convertitori AC-DC non controllati, monofase e trifase, analisi delle grandezze in regime deformato, commutazione della corrente, dimensionamento. Convertitori AC-DC a tiristori, principi di funzionamento, dimensionamento e applicazioni. Convertitori a commutazione: architetture di base, relativi filtri, grandezze caratteristiche, conduzione continua e discontinua, caratteristiche di controllo e caratteristiche ingresso uscita, dimensionamento. Cenni sui trasformatori in alta frequenza Principali architetture, tecniche di comando, grandezze caratteristiche e dimensionamento dei seguenti convertitori: DC-DC isolati e non isolati, convertitori DC- AC, convertitori risonanti, convertitori per il controllo del fattore di potenza (PFC). Cenni sui convertitori multilivello, convertitori AC-AC e filtri attivi. Richiami di elettronica e dispositivi digitali, dispositivi di controllo real-time, comando e misura analogici e digitali orientati ai convertitori statici. Cenni sugli strumenti di studio e simulazione dei convertitori, esercitazioni guidate al simulatore sui principali convertitori analizzati nel corso.

Lo studente deve avere competenze inerenti ai campi dell’elettrotecnica e delle macchine elettriche

Lezioni frontali, discussioni in classe e partecipazione a esercitazioni guidate ed esercitazioni svolte in autonomia. Visite didattiche presso aziende e/o impianti

La verifica dell’apprendimento viene effettuata in due parti. La prima parte (20%) prevede la verifica delle competenze dello studente nell’approfondire in autonomia il funzionamento di un convertitore statico dal punto di vista teorico e tramite l’ausilio di strumenti di simulazione. A tal scopo lo studente prepara ed illustra una presentazione sul lavoro svolto tramite la quale dimostra il livello di conoscenza teorica e tecnica acquisita sul convertitore. Sarà valutata la padronanza nell’uso del sistema di simulazione e la comprensione del funzionamento del dispositivo. La seconda parte (80%) prevede un esame orale costituito da 3 domande sui principali contenuti del percorso formativo. Il docente valuta le conoscenze teoriche e tecniche, le competenze modellistiche e progettuali.

Mohan, Undeland, Robbins, Power Electronics, John Wiley and Sons (traduzione) Muhammad H. Rashid, Elettronica di Potenza vol. 1 e 2, Ed. Pearson Prentice Hall (traduzione)

Il corso si propone di fornire gli strumenti necessari per una conoscenza approfondita dei bilanci energetici che caratterizzano un edificio. Particolare attenzione sarà rivolta all’analisi delle prestazioni energetiche ed agli strumenti utilizzabili per la loro valutazione (simulazione dinamica), alle tecniche di diagnostica quantitativa, al comfort indoor, agli aspetti illuminotecnici di integrazione tra luce naturale ed artificiale, all’integrazione di sistemi di produzione di energia da fonte rinnovabile.

I parte. Introduzione all'energia nucleare; Il mininucleare (1 cfu). Richiami e complementi di fisica tecnica e illuminotecnica; Sistema edificio-impianto. (1 cfu). Impianti termici; Progettazione e simulazione dinamica; I software Relux e EnergyPlus; Impostazione del progetto; Analisi economica degli interventi di riqualificazione energetica (3 cfu). Fonti rinnovabili: PV, solare termico, pompe di calore e pompe di calore geotermiche; Certificazione energetica (1 cfu). II parte. Progettazione illuminotecnica; Utilizzo della luce naturale ed artificiale (1 cfu). Metodi termografico e termoflussimetrico; Quadro normativo; Psicrometria e comfort termo-igrometrico negli edifici (2 cfu).

È richiesta una buona padronanza delle nozioni del corso di Fisica Tecnica.

Lezioni e discussioni in classe (conoscenza e comprensione teorica e cultura del proprio campo di studio); attività laboratoriali o pratiche; illustrazione e uso di software (progetti).

Accertamento dei risultati di apprendimento: preparazione e presentazione di un progetto, esame orale. La valutazione del livello di preparazione degli studenti sarà fatta, in primo luogo, stabilendo la capacità di tradurre la conoscenza acquisita in esempi progettuali (50%). L'interrogazione orale ha lo scopo di accertare la comprensione dei principali concetti trattati durante il corso (50%).

Materiale distribuito dai docenti.

Il Corso riguarda principalmente i fondamenti di analisi e progettazione dei sistemi elettrici di potenza. Particolare approfondimento è rivolto alle problematiche della trasmissione dell’energia elettrica e delle interazioni tra i sistemi di generazione, trasporto e utilizzazione. Un’attenzione specifica è inoltre indirizzata alla sovratensioni che si manifestano nei sistemi di alta e altissima tensione.

Generalità sui sistemi di produzione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Le costanti primarie delle linee elettriche. Il funzionamento delle reti di trasmissione dell’energia elettrica in regime permanente. Il calcolo numerico dei flussi di potenza. La regolazione della tensione nelle reti di trasmissione, subtrasmissione e distribuzione. I mezzi per generare o assorbire potenza reattiva. La qualità del servizio di tensione. Lo stato del neutro delle reti trifasi di bassa, media e alta tensione. La stabilità di trasmissione (statica, transitoria, dinamica). Le sovratensioni: di origine esterna (fulminazioni) e di origine interna (temporanee e transitorie).

Una proficua frequenza del Corso, richiede la conoscenza di argomenti trattati in altri corsi, quali: Elettrotecnica, Macchine Elettriche e Misure elettriche.

Lezione frontale

La verifica dell’apprendimento prevede un esame orale costituito da 3 domande sui principali contenuti del percorso formativo. Il docente valuta le conoscenze teoriche, tecniche e le competenze progettuali.

1) Francesco Iliceto, Impianti elettrici Vol. I, ed. Patron, Bologna. 2) W. Diesendorf, Insulation co-ordination in high voltage electric power systems. 3) F. M. Gatta, Impianti elettrici 1 and 2, Esculapio

OBIETTIVI FORMATIVI DELL’INSEGNAMENTO Il corso ha lo scopo di: 1) fornire allo studente la conoscenza e le competenze relative alla lingua inglese al fine di produrre un testo chiaro e dettagliato su un'ampia gamma di argomenti e spiegare un punto di vista su un argomento fornendo i pro e i contro delle varie opzioni. 2) Sviluppare le abilità linguistiche orali (ascolto e parlato); 3) Abituare gli studenti alle diverse strategie e tecniche a cui adattare materiale autentico. RISULTATI DI APPRENDIMENTO Alla fine del corso lo studente dovrà dimostrare di: - Comprendere i punti chiave di argomenti familiari che riguardano l’università, il tempo libero, la famiglia etc - Saper muoversi con disinvoltura in situazioni che possono verificarsi mentre viaggia nel Paese di cui parla la lingua. - Essere in grado di produrre un testo semplice relativo ad argomenti che siano familiari o di interesse personale. - Essere in grado di esprimere esperienze e avvenimenti, sogni, speranze e ambizioni, e anche di spiegare brevemente le ragioni delle sue opinioni e dei suoi progetti.

Attraverso lo studio del Libro di Testo e dei vari siti web che saranno comunicati durante lo svolgimento del corso, saranno proposti, per la lettura e l’ascolto, brani autentici di diverso genere. Le strutture morfologiche e lessicali saranno approfondite attraverso lo studio di “grammar in discourse” e “English in use”. Le attività proposte avranno come scopo il consolidamento dei principali aspetti fonologici, morfologici, sintattici e semantici della lingua inglese con l’obiettivo di sviluppare in modo armonico le quattro abilità linguistiche e fornire agli studenti gli insegnamenti necessari per una riflessione sulla lingua inglese ed una conoscenza fondamentale del metalinguaggio, secondo i parametri del livello B2 indicati nel Common European Framework of Reference (CEFR).

Gli studenti devono possedere le abilità di base che rispecchino il livello B1 del Quadro Comune Europeo di riferimento per la conoscenza delle lingue (QCER)

Il docente presenterà gli argomenti presenti nel syllabus servendosi del libro di testo e di ulteriore materiale che sarà fornito durante le lezioni. Ci si avvarrà dell’uso di dispositivi elettronici come la lavagna luminosa, il computer e il proiettore. Si richiede un’attiva partecipazione degli studenti nelle varie attività di classe poiché avranno la possibilità di sviluppare le loro abilità linguistiche fino ad arrivare ad un livello B2

È prevista una prova scritta e orale finale (B2) articolata in 4 parti: LETTURA ED USO DELL’INGLESE La Lettura e l’Uso dell’Inglese prevedono quattro parti. Dalla Parte 1 alla Parte 4 si verifica la conoscenza della grammatica e del vocabolario (Testi a riempimento a scelta multipla, Testo a riempimento libero e formazione di parole). Dalla Parte 5 alla Parte 7 si verificano le abilità di lettura e comprensione della lingua (Multiple choice, Gapped text and Multiple matching). SCRITTURA La sezione della scrittura è formata da una parte. Lo studente potrà scegliere tra la Parte 1, la produzione scritta di un saggio, e la Parte 2, una lettera o email formale o informale ASCOLTO L’ascolto consiste di due parti. La registrazione riguarda monologhi (esempio lezioni e presentazioni) e conversazioni tra due o più parlanti (discussioni e interviste). (Scelta multipla, Completamento di frasi e abbinamento multiplo). Gli oratori avranno una diversa varietà di accenti. Gli studenti avranno il tempo di leggere le domande prima dell’ascolto e ascolteranno la registrazione due volte. PARLATO Il parlato prevede tre parti: Parte 1 (colloquio) -Rispondere a domande su se stessi Parte 2 (risoluzione di problemi) -Parlare di problemi della quotidianità a seconda del corso di studi Parte 3 (lungo compito individuale) -Parlare di due fotografie per circa 2 minuti. Poi rispondere ad una domanda sulla foto del partner dopo che lui/lei abbia svolto la sua parte. Di solito la prova si svolge con due candidati e alle volte anche con tre. Il docente valuterà i candidati considerando quattro descrittori: - Grammatica e vocabolario - Controllo del discorso - Pronuncia - Comunicazione interattiva

FIRST FOR SCHOOLS TRAINER 2. SIX PRACTICE TESTS WITHOUT ANSWERS- CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS – ISBN 978-1108380904

Nell'ambito di questo insegnamento, lo studente acquisisce le conoscenze teoriche e applicative sui principali motori e azionamenti elettrici in corrente continua e alternata a velocità variabile. Al termine del processo formativo relativo a questo insegnamento lo studente sarà in grado di scegliere e analizzare il funzionamento di motori e azionamenti elettrici per applicazioni civili e industriali.

Il modulo comprende: Introduzione agli azionamenti elettrici. Modelli dei motori elettrici a regime permanente: motori in corrente continua, motori asincroni. Modelli dei motori elettrici in regime comunque variabile: motori in corrente continua, motori asincroni, Testi in inglese motori sincroni. Controllo di velocità dei motori in corrente continua nei quadranti di funzionamento. Motori ad eccitazione indipendente: controllo della tensione di armatura, controllo della corrente di armatura, controllo della tensione di eccitazione. Controllo della velocità di motori asincroni: controllo a frequenza variabile e flusso costante, controllo a flusso ridotto. Controllo vettoriale di velocità di motori asincroni . Controllo vettoriale di velocità per motori sincroni a magneti permanenti e a riluttanza. Convertitori in corrente continua: convertitori a ponte e choppers. Azionamenti in corrente continua a velocità variabile: azionamenti mono e pluriquadrante. Convertitori in corrente alternata: inverter a 6 gradini e PWM, tecniche di modulazioni, controllo di corrente . Azionamenti in corrente alternata a velocità variabile: controllo tensione/frequenza, controllo vettoriale. Funzionamento dei motori in corrente alternata alimentanti con tensione deformata.

Lo studente deve avere le conoscenze acquisite nell’insegnamento di Elettrotecnica

Lezioni, discussioni in classe, attività laboratoriali o pratiche, partecipazione a esercitazioni guidate.

L’esame orale, composto di 3 domande sui principali contenuti del corso, è mirato ad accertare la conoscenza dei principi del controllo di velocità dei motori elettrici, della teoria e del controllo dei principali motori e azionamenti elettrici e la capacità di analizzare il sistema azionamento elettrico, scegliere i motori e gli azionamenti elettrici in funzione delle applicazioni, leggere e comprendere testi relative ad argomenti correlati.

Francesco Parasiliti Collazzo, Lezioni di Macchine e Azionamenti Elettrici, Università degli Studi Dell'Aquila, Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell'Informazione e di Economia; G. K. Dubey, Power Semiconductor Controlled Drives, Prentice-Hall International Editions;; J.M.D. Murphy, F.G. Turnbull, Power Electronic Control of AC Motors, Pergamon Press; W. Leonahrd, Control of Electrical Drives, Springer-Verlag; P. Vas, Vector Control of AC Machines, Oxford Science Publications .

Scopo di questo insegnamento è fornire agli studenti le conoscenze teoriche e applicative sulle principali macchine elettriche presenti negli impianti di produzione, trasmissione, distribuzione e utilizzazione dell’energia elettrica: trasformatori, macchine a c.c. e macchine a c.a.​​​​​​​

Definizione e classificazione delle M.E.; materiali impiegati nelle M.E.; perdite e rendimento; fenomeni termici. Fondamenti di elettromagnetismo; circuiti magnetici lineari e non lineari; magneti permanenti. Principi di conversione elettromeccanica.IL TRASFORMATORE MONOFASE. Generalità e cenni costruttivi; modello e rete equivalente: il trasformatore ideale e reale, il trasformatore reale in regime sinusoidale; reti equivalenti semplificate; prove sperimentali e determinazione dei parametri del trasformatore; funzionamento a carico: cadute di tensione e rendimento; trasformatori in parallelo.IL TRASFORMATORE TRIFASE. Struttura dei nuclei; collegamenti fondamentali delle fasi; rapporto di trasformazione, indice orario e gruppi; impedenza omopolare; reti equivalenti; spostamento del potenziale di centro stella; rotazione del potenziale di centro stella; determinazione dei parametri della rete equivalente.TRASFORMATORI SPECIALI. L’autotrasformatore monofase e trifase; i trasformatori di misura (TV e TA).MACCHINE ROTANTI. Il campo magnetico nelle macchine rotanti: analisi del campo magnetico al traferro generato con avvolgimenti concentrati e con avvolgimenti distribuiti ideali; i vettori di spazio; induttanze nelle macchine isotrope e anisotrope; equazioni delle tensioni; coppia elettromagnetica; il campo magnetico rotante. Armoniche di spazio rotanti; f.e.m. indotte da campi armonici.La macchina asincrona trifase. Generalità e cenni costruttivi; modelli dinamici; modelli e reti equivalenti a regime permanente; caratteristica meccanica; bilancio energetico; tipi di funzionamento della macchina asincrona. Motori asincroni: avviamento, effetti delle armoniche di spazio e di tempo. Generatori asincroni. Funzionamento da freno; diagramma circolare; prove sperimentali.la macchina asincrona monofase.La macchina sincrona. Generalità e cenni costruttivi; macchina a poli salienti: modelli dinamici, modelli a regime permanente, teoria di Blondel, calcolo della coppia elettromagnetica e della potenze; macchina isotropa: modelli dinamici, modelli a regime permanente, reti equivalenti di Potier e di Behn-Eshemburg, calcolo della coppia elettromagnetica e della potenze. Motori sincroni: stabilità statica, curve a V; motori sincroni a magneti permanenti. Generatori sincroni: il problema di Potier; caratteristiche elettriche. Generatore connesso ad una rete di potenza prevalente. Diagramma polare della macchina sincrona isotropa e a poli salienti. La regolazione dei generatori sincroni. Motori sincroni a magneti permanenti.LE MACCHINE A COLLETTORE. Generalità e cenni costruttivi, calcolo della f.e.m. indotta e della coppia elettromagnetica. Macchine a c.c.: reazione d’armatura e avvolgimento di compensazione; cenni sulla commutazione e sui poli ausiliari; modello dinamico, modello per il regime permanente; sistemi di eccitazione. Motori a c.c.: caratteristica meccanica, regolazione della velocità, avviamento e frenatura. Il motore universale.

Competenze di elettrotecnica:- analisi dei circuiti in regime sinusoidale, con particolare riferimento all'uso del calcolo simbolico e ai sistemi trifase- principi di elettromagnetismo.

Lezioni, discussioni in classe, soluzioni di problemi in classe, attività laboratoriali o pratiche

L’esame orale, composto di 3 domande sui principali contenuti del corso, è mirato ad accertare:- la conoscenza e la comprensione dei fenomeni fisici e dei principi di funzionamento delle macchine elettriche;- la capacità di modellare i fenomeni fisici con modelli matematici e reti equivalenti;- la capacità di determinare le caratteristiche di funzionamento a regime permanente tramite i modelli matematici e le reti equivalenti;- la conoscenza dei campi di applicazione delle macchine.

• Appunti dalle lezioni.- E.Chiricozzi, A.Ometto “Macchine elettriche”, Aracne editrice, 2017.- P.C. Sen “Principles of Electric Machines and Power Electronics” 2a ed. John Wiley, 1997.- B.Sguru, H.R.Hiziroglu “Electric Machinery and Transformers” 3a ed. Oxoford University Press, 2001.- A.E.Fitzgerald, C.Kingsley Jr., A.Kusko “Macchine elettriche” 7a ed. Franco Angeli, 2006.

Nell'ambito di questo insegnamento, lo studente acquisisce le conoscenze delle tecnologie, degli impianti e dei componenti al servizio della mobilità elettrica. Al termine del processo formativo relativo a questo insegnamento lo studente sarà in grado di modellare e progettare componenti e sistemi per la mobilità elettrica. A conclusione del processo formativo relativo a questo insegnamento, lo studente: sarà in grado di definire e implementare linee guida per lo sviluppo di sistemi e componenti al servizio della mobilità elettrica; avrà capacità di scelta delle soluzioni tecnologiche più adatte alle applicazioni specifiche; acquisirà gli strumenti essenziali per il dimensionamento dei sistemi di propulsione dei veicoli; avrà capacità di leggere e comprendere testi relative ad argomenti correlati.

Il modulo comprende: Introduzione al corso. Definizione del sistema di trasporto e classificazione Concetti di mobilità sostenibile Principi di meccanica della locomozione: il fenomeno dell'aderenza, resistenze al moto ed equazione della trazione Dinamica del veicolo: stabilità in curva e frenata Caratteristica meccanica ideale e potenza a bordo Prestazioni del veicolo terrestre e analisi del consumo di energia Il sistema ferroviario: caratteristiche infrastrutturali e prestazionali. Panorama delle linee elettriche di trazione. Richiami e approfondimenti sui motori di trazione a corrente continua. Apparecchiature e sistemi di comando dei veicoli a corrente continua. Prese di corrente. Comando e regolazione della marcia. Protezione del circuito di trazione. Frenatura elettrica. Mezzi di trazione monofasi con motori a collettore. Veicoli elettrici e ibridi Caratteristica di funzionamento di un motore a combustione interna e di un motore elettrico. Schema di principio di un sistema di trazione elettrica pura. Macchine elettriche per trazione. Sistemi di accumulo di energia utilizzabili per la trazione elettrica: accumulatori elettrochimici, supercondensatori, volano ultraveloce. Caratteristiche generali e problematiche di impiego. Sistemi di trazione elettrica ibridi: ibrido serie, ibrido parallelo, ibrido complesso. Analisi di un veicolo ibrido commerciale. Autobus elettrici: confronto tra le varie tipologie e sistemi di ricarica. Esempi di applicazione dei motori elettrici nel campo aeronautico e navale.

Conoscenza di base delle materie fisico-matematiche.

Lezioni, esercitazioni, discussioni in classe e seminari.

L’esame orale, composto di 3 domande sui principali contenuti del corso, è mirato ad accertare le conoscenze delle tecnologie, degli impianti e dei componenti al servizio della mobilità elettrica. Lo studente deve inoltre dimostrare di comprendere il movimento e la dinamica del veicolo e analizzare la potenza a bordo e calcolare i consumi energetici.

Appunti del corso. F.Perticalori - Sistemi elettrici per i trasporti, Ambrosiana Milano, 2001. S.Ricci - Ingegneria dei sistemi ferroviari: tecnologie, metodi ed applicazioni, EGAF Editori 2014.

Il principale obiettivo del corso è dare allo Studente le informazioni e gli strumenti essenziali dei controlli automatici di base. Lo Studente dovrebbe imparare come progettare un controllore per sistemi lineari stazionari a tempo continuo e acquistare abilità nella validazione del controllore progettato, tramite strumentazione Matlab.

Sistemi descritti da equazioni differenziali ordinarie lineari. Trasformata di Laplace. Funzione di trasferimento. Stabilità. Risposta a regime permanente e transitoria. Diagrammi di Bode. Nozione della retroazione. Criterio di Nyquist. Spefiche di controllo a regime e nel transitorio. Controllo proporzionale, integrale, derivativo. Compensatori con reti anticipatrici e ritardatrici nel dominio della frequenza. Compensatori tramite il luogo delle radici. Compensatori progettati nello spazio di stato. Assegnazione degli autovalori. Osservatore. Principio di separazione. Validazione controllore con Matlab. A completamento con successo del corso, lo Studente dovrebbe essere capace di: - trattare funzioni di trasferimento di sistemi stazionari lineari a tempo continuo; - progettare con ausilio di Matlab controllori con metodi nel dominio della frequenza e con il luogo delle radici; - progettare con ausilio di Matlab controllori con metodi basati sullo spazio di stato; - validare il controllore tramite strumentazione Matlab; - dimostrare capacità di lettura e discernimento di testi sull'argomento.

Fondamenti di analisi matematica, fisica e algebra lineare.

Lezioni frontali alla lavagna. Costruzione e implementazione di programmi Matlab per la progettazione e la validazione di controllori, con uso di proiettore.

Progettazione con ausilio di Matlab di controllori nel dominio della frequenza e con il luogo delle radici. Progettazione (solo 9cfu) con ausilio di Matlab di stabilizzatori con retroazione dallo stato e dallo stato stimato. Verifica della teoria sviluppata con domanda scritta. Colloquio relativo al progetto dei controllori e alla risposta scritta sulla teoria. Per i 6CFU, ogni esercizio in Matlab vale 10 punti, equamente divisi per ciascuna specifica richiesta. Per i 9CFU, ogni esercizio in Matlab vale 7.5 punti, equamente divisi per ciascuna specifica richiesta. Instabilità corrisponde a valutazione zero. La domanda scritta sulla teoria vale 10 punti per i 6CFU e 7.5 punti per i 9 CFU.

ALBERTO ISIDORI, SISTEMI DI CONTROLLO, SIDEREA SERGIO BITTANTI, INTRODUZIONE ALL’AUTOMATICA, ZANICHELLI, 2014 A. GERMANI, C. MANES, P. PEPE, Teoria dei sistemi, dispensa didattica, 2003. G.F. FRANKLIN, J.D. POWELL, A. EMAMI-NAEINI, FEEDBACK CONTROL OF DYNAMIC SYSTEMS, PRENTICE-HALL. A. GIUA, C. SEATZU, Analisi dei sistemi dinamici, SPRINGER. O.M. GRASSELLI, L. MENINI, S. GALEANI, Sistemi Dinamici. Introduzione all'analisi e primi strumenti di controllo, HOEPLI. P. Palumbo, Esercizi di Teoria dei Sistemi, Editore Libreria Universitaria Benedetti.

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una solida conoscenza dei sistemi elettrici per l’energia in bassa e media tensione, con particolare riferimento alla struttura, alla configurazione e al funzionamento dei principali componenti. Al termine del corso, lo studente avrà acquisito competenze sulla generazione elettrica, sulle tipologie di centrali elettriche, sulla Power Quality e sulle principali dinamiche del mercato dell’energia elettrica.

Il corso affronta in modo sistematico lo studio dei sistemi elettrici per l’energia, con particolare attenzione alla bassa e media tensione. Dopo una panoramica introduttiva sulla struttura generale dei sistemi elettrici, vengono analizzati i principi di generazione dell’energia elettrica, le principali tipologie di centrali (termoelettriche, idroelettriche, da fonti rinnovabili, ecc.) e i criteri di scelta e dimensionamento degli impianti. Ampio spazio è dedicato alla generazione distribuita e all’integrazione delle fonti rinnovabili nella rete elettrica, con approfondimenti sulle microreti, i sistemi di accumulo e le problematiche legate alla variabilità delle fonti. Si studiano i componenti fondamentali del sistema elettrico (trasformatori, linee, interruttori, protezioni) e le configurazioni impiantistiche più comuni, con riferimento alla progettazione affidabile ed efficiente. Il corso introduce anche i concetti legati alla Power Quality, analizzando i principali disturbi elettrici, i parametri di qualità dell’energia e le tecniche di mitigazione, in accordo con le normative vigenti. Un modulo specifico è dedicato al funzionamento del mercato dell’energia elettrica, illustrando la struttura dei mercati liberalizzati, il ruolo del gestore di rete e le logiche di prezzo e dispacciamento. Infine, vengono presentati i principali riferimenti normativi e regolatori italiani ed europei, con esempi applicativi e analisi di casi studio reali, volti a consolidare le competenze progettuali e operative acquisite durante il corso.

Una proficua frequenza del Corso, richiede la conoscenza di argomenti trattati in altri corsi, quali: Elettrotecnica, Macchine Elettriche, Impianti Elettrici 1 e Misure elettriche.

Lezione frontale supportata da slide multimediali

L’apprendimento viene verificato attraverso un esame orale, articolato in tre domande relative ai principali contenuti del corso. La valutazione tiene conto delle conoscenze teoriche, delle competenze tecniche e della capacità progettuale dello studente

Renzo Rova, Centrali elettriche, CLEUP Bignucolo G., Caldon R., Impianti di produzione dell’energia elettrica. Criteri di scelta e dimensionamento, ESCULAPIO Materiale didattico integrativo sarà fornito dal docente durante il corso

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0092 - SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE (mutua dall'attività formativa SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE - DG0092 del CdS INGEGNERIA ELETTRICA - I4L) ------------------------------------------------------------ Lo scopo dell’insegnamento è fornire allo studente la conoscenza delle nozioni fondamentali sul controllo e la simulazione degli azionamenti elettrici per automazione. Dopo aver superato l’esame lo studente sarà in grado di progettare sistemi per il controllo di moto basati su azionamenti elettrici e utilizzare strumenti di simulazione e sviluppo specifici di questo settore. Gli argomenti del corso includono: - Controllo di moto: controllo di coppia, velocità e posizione. - Azionamenti elettrici per automazione: in CC, brushless AC e DC. - Regolatori. Requisiti e metodi di progettazione applicati agli azionamenti elettrici. - Simulazione MATLAB / Simulink. ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0093 - LABORATORIO DI AUTOMAZIONE ------------------------------------------------------------ Lo scopo dell’insegnamento è fornire allo studente conoscenze di livello superiore sui sistemi elettrici per automazione e la loro implementazione. Dopo aver superato l’esame lo studente sarà in grado di proporre e progettare sistemi di automazione basati su attuatori elettromeccanici e utilizzare strumenti di sviluppo specifici di questo settore. Gli argomenti del corso includono: - Azionamenti elettrici: controllo ottimo, ad indebolimento di campo e sensorless; tecniche PWM, regolazione corrente. - Sensori e trasduttori: encoder, resolver, sensori Hall. Tecniche e algoritmi di misura. - Micro-controllers: periferiche hardware, software e ambiente di sviluppo.

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0092 - SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE (mutua dall'attività formativa SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE - DG0092 del CdS INGEGNERIA ELETTRICA - I4L) ------------------------------------------------------------ Parte I - Teoria 1. Controllo di moto: Dinamica di coppia, velocità e posizione. Traiettorie di moto. Servo-azionamenti in CC. Progettazione di controllo corrente, velocità e posizione tramite regolatori standard. Limitazione dei regolatori standard. 2. Azionamenti in CA per automazione: Azionamenti brushless AC e DC. Inverter PWM (Pulse Width Modulated) con due o tre fasi attive: tecniche di controllo corrente. Regolazione della corrente negli azionamenti in CA: disaccoppiamento, regolatori multivariabili. Scelta di azionamenti elettrici per controllo di moto: esempi applicativi. Parte II - Laboratorio 4. Simulazione di azionamenti elettrici presentati nella Parte I - Teoria usando MATLAB / Simulink (attività individuale in classe con tutoraggio del docente). 5. Micro Controller Units (MCU)s per automazione (famiglia TMS C2000): ambiente di sviluppo e programmazione software. 6. Principi di controllo in tempo reale: architettura del software, tempistica, interruzioni, sincronizzazione. ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0093 - LABORATORIO DI AUTOMAZIONE ------------------------------------------------------------ Parte I - Teoria 2. Azionamenti in CA per automazione: Azionamenti con motori a magneti permanenti e a riluttanza variabile. Strategie di controllo ottimo nelle zone a coppia costante e indebolimento di campo. Azionamenti multifase e tolleranti ai guasti. Azionamenti switched reluctance. Inverter PWM (Pulse Width Modulated) con due o tre fasi attive: tecniche di misura della corrente. Controllo sensorless. Raddrizzatori PWM. 3. Sensori e trasduttori meccanici: Encoder, resolver, sensori di Hall: principi operativi e criteri di impiego. Parte II - Laboratorio 5. Micro Controller Units (MCU)s per automazione (famiglia TMS C2000): cenni sulle periferiche hardware (PWM, A/D, unità di “capture” e “compare”, interfacce utente). 7. Simulazione in tempo reale mediante MCU (lavoro di gruppo di laboratorio su progetti selezionati con tutoraggio del docente).

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0092 - SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE (mutua dall'attività formativa SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE - DG0092 del CdS INGEGNERIA ELETTRICA - I4L) ------------------------------------------------------------ Durante il corso vengono richiamate nozioni base di macchine e azionamenti elettrici, convertitori di potenza, principi di controllo, fornite dai corsi di Macchine elettriche, Azionamenti Elettrici, Elettronica Industriale di Potenza e Sistemi di Controllo (non propedeutici). ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0093 - LABORATORIO DI AUTOMAZIONE ------------------------------------------------------------ Durante il corso vengono richiamate nozioni base di macchine e azionamenti elettrici, convertitori di potenza fornite dai corsi di Macchine elettriche, Azionamenti Elettrici e Elettronica Industriale di Potenza (non propedeutici).

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0092 - SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE (mutua dall'attività formativa SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE - DG0092 del CdS INGEGNERIA ELETTRICA - I4L) ------------------------------------------------------------ Lezioni frontali (gli studenti acquisiscono comprensione teorica e competenze specifiche sugli argomenti del corso); Attività individuale in classe con tutoraggio del docente (sviluppo di modelli di simulazione MATLAB/Simulink di sistemi di automazione scelti tra quelli presentati in teoria: gli studenti apprendono e praticano il software di simulazione, testano e verificano i concetti teorici, migliorano l’attitudine a risolvere i problemi). ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0093 - LABORATORIO DI AUTOMAZIONE ------------------------------------------------------------ Lezioni frontali (gli studenti acquisiscono comprensione teorica e competenze specifiche sugli argomenti del corso). Lavoro di gruppo in laboratorio su progetti con tutoraggio del docente (sviluppo di applicazioni di microcontrollori riferite alla teoria: gli studenti praticano l’impiego di reali microcontrollori, verificano i concetti appresi in teoria, migliorano la capacità di risolvere i problemi lavorando in gruppo). Preparare e presentare il lavoro di gruppo del laboratorio (gli studenti migliorano la capacità di riassumere e presentare i risultati del progetto).

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0092 - SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE (mutua dall'attività formativa SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE - DG0092 del CdS INGEGNERIA ELETTRICA - I4L) ------------------------------------------------------------ Non c’è verifica formale di pre-requisiti. Accertamento del processo di apprendimento: tutoraggio, domande e discussioni informali (domande orali aperte e commenti su argomenti di teoria, sulla attività individuale di simulazione). Accertamento del raggiungimento degli obiettivi formativi: esame orale. L'esame orale consiste di tre domande volte all’accertamento della conoscenza e della comprensione degli argomenti di teoria presentati durante il corso (LO da 1 a 12 e 14). Il colloquio dura in genere 3/4 di ora. Il punteggio finale è determinato in base alla valutazione delle seguenti componenti: 80% per la prova orale, 20% valutazione cumulativa dell'attività di simulazione individuale (LO 13) . Gli studenti che non hanno la possibilità di seguire il corso oltre all'esame orale (80%), dovranno effettuare la simulazione di un sistema di automazione concordato con il docente che verrà valutato per il 20% del punteggio finale. ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0093 - LABORATORIO DI AUTOMAZIONE ------------------------------------------------------------ Non c’è verifica formale di pre-requisiti. Accertamento del processo di apprendimento: tutoraggio, domande e discussioni informali (domande orali aperte e commenti su argomenti di teoria, sulla attività di progetto di laboratorio in team). Accertamento del raggiungimento degli obiettivi formativi: esame orale. L'esame orale consiste di tre domande volte all’accertamento della conoscenza e della comprensione degli argomenti di teoria presentati durante il corso (LO da 4 a 12). Il colloquio dura in genere 3/4 di ora. Il punteggio finale è determinato in base alla valutazione delle seguenti componenti: 80% per la prova orale, 20% valutazione del contributo al progetto di gruppo di laboratorio (LO 14). Gli studenti che non hanno la possibilità di seguire il corso oltre all'esame orale (80%), dovranno effettuare la simulazione di un sistema di automazione concordato con il docente che verrà valutato per il 20% del punteggio finale.

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0092 - SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE (mutua dall'attività formativa SIMULAZIONE E CONTROLLI PER L'AUTOMAZIONE - DG0092 del CdS INGEGNERIA ELETTRICA - I4L) ------------------------------------------------------------ H. Bühler: "Electronique de reglage et de commande", Presses polytechniques et universitaires romandes, Traité d'électricité, 2013 (in francese). W. Leonhard: “Control of electrical drives”, Springer, 2001. H.Grob et al.: "Azionamenti di avanzamento nell'automazione industriale", Tecniche nuove, 2002. Simulink Reference Manuals – Mathworks. L. Bonometti: "Convertitori di potenza ed azionamenti brushless", Editoriale Delfino, 2001. Appunti delle lezioni. ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0093 - LABORATORIO DI AUTOMAZIONE ------------------------------------------------------------ H. Bühler: "Electronique de reglage et de commande", Presses polytechniques et universitaires romandes, Traité d'électricité, 2013 (in francese). W. Leonhard: “Control of electrical drives”, Springer, 2001. H.Grob et al.: "Azionamenti di avanzamento nell'automazione industriale", Tecniche nuove, 2002. Simulink Reference Manuals – Mathworks. L. Bonometti: "Convertitori di potenza ed azionamenti brushless", Editoriale Delfino, 2001. Appunti delle lezioni.

L'obiettivo di questo corso è acquisire competenze specifiche nel campo delle misurazioni, test e verifiche su sistemi elettrici di potenza, per la caratterizzazione sperimentale di macchine e impianti elettrici.

Gli argomenti del corso includono: Tecniche di misura e strumentazione per misure e prove su impianti elettrici: ispezione visiva di installazioni elettriche, misura della resistenza di terra, misura della tensione di passo e di contatto, misurazione dell'impedenza dell’anello di guasto, misure di resistenza d'isolamento, verifica di sistemi di illuminazione verifica delle prestazioni degli impianti fotovoltaici, normativa IEC, CEI e UNI. Tecniche e strumentazione per misure di energia elettrica su sistemi polifase: definizioni dei parametri di potenza in condizioni sinusoidali e distorte; misuratori di potenza, trasduttori di tensione e corrente, normativa IEEE e IEC. Misure sulle macchine elettriche: caratterizzazione sperimentale e prove su trasformatori di potenza, motori asincroni, generatori sincroni, macchine in corrente continua, caratterizzazione in frequenza di avvolgimenti di macchine elettriche, misure di rendimento, misura di momento di inerzia, normativa IEEE e IEC. Misure di isolamento: trasformatori di alta tensione, generatori di tensione impulsiva, divisori di tensione e strumentazione di misura, test sugli olii isolanti, normativa IEEE e IEC Misure di qualità dell'energia: tecniche e strumentazione per la misura del contenuto armonico di tensione e corrente e della distorsione delle forme d'onda, fenomeni transitori, light flicker, squilibri di tensione, variazioni di frequenza, normativa IEEE e IEC Misure di energia elettrica: contatori di energia, direttiva MID, normativa IEEE e IEC Al completamento con successo di questo modulo, lo studente dovrebbe: - avere una profonda conoscenza delle tecniche di misura per la caratterizzazione di macchine elettriche e impianti elettrici - avere conoscenza e comprensione della procedura di prova e della normativa internazionale relative al collaudo di macchine elettriche e impianti elettrici, - comprendere e saper illustrare le procedure per l'implementazione dei setup di prova - capire i fondamenti delle norme internazionali riguardanti le misure e la strumentazione richiesta - dimostrare abilità nell'elaborazione di risultati sperimentali e capacità di elaborare rapporti tecnici - dimostrare capacità di lettura e comprensione di altri testi su argomenti correlati.

Non c’è una verifica formale dei pre-requisiti richiesti; tuttavia allo studente è richiesta la conoscenza di nozioni insegnate nei corsi di Macchine Elettriche, Sistemi elettrici per l'Energia e Misure Elettriche erogati nel corso di Laurea triennale in Ingegneria Industriale.

Lezioni frontali (gli studenti acquisiscono conoscenze teoriche e competenze specifiche sugli argomenti del corso); Attività sperimentale in laboratorio con tutoraggio dei docenti (gli studenti apprendono le metodologie per l'esecuzione delle misure e prove di macchine e impianti elettrici, imparano a sviluppare relazioni tecniche, testano e verificano i concetti teorici, migliorano la loro capacità di risolvere problemi, migliorano la loro capacità lavorare in gruppo) Visite guidate e lezioni in laboratori e centri di formazione di aziende operanti nel settore elettrico (gli studenti possono vedere come le competenze acquisite vengono poi utilizzate nel mondo industriale e possono confrontarsi con professionisti del settore).

L’accertamento del processo d’apprendimento viene effettuato mediante un’interazione continua tra il docente e gli studenti durante le lezioni e le esercitazioni svolte in laboratorio. L’accertamento del raggiungimento degli obiettivi formativi verifica l’abilità dello studente nel comprendere e saper applicare la conoscenza nel settore delle collaudi di macchine e impianti elettrici mediante un esame orale, durante il quale saranno discussi tre argomenti del corso, proposti dal docente. I criteri per la valutazione saranno: il livello di conoscenza della teoria delle misurazioni, prove e verifiche di macchine ed impianti elettrici, dei principali strumenti e tecniche di misura presentati nel corso, la capacità di applicare le conoscenze, la capacità di comunicazione e il linguaggio scientifico utilizzato, la chiarezza e completezza delle spiegazioni, il senso critico.

Le dispense delle lezioni saranno pubblicate nella pagina di E-leaning del corso. Libri consigliati per approfondimenti: Giuseppe Zingales: Misure Elettriche – Utet 1992 Giuseppe Zingales: Misure sulle Macchine e sugli Impianti Elettrici – Cleup 1977 Massimo D’Apuzzo, Nello Polese: Sistemi e Metodi di Misura per Applicazioni ndustriali – Vol. 1 e2 – Centro Stampa Opera Universitaria Napoli 1988 Giovanni Quinci – Manuale di Collaudi di Impianti Elettrici – DEI Multimedia 2002 Pippo Sergio Mistretta: Principi di Ingegneria Forense - Dario Flacco Editore 2011

Obiettivi formativi: l’obiettivo del corso è fornire competenze di livello specialistico sulla compatibilità elettromagnetica, conducendo lo studente a una piena comprensione degli aspetti relativi alla generazione dei meccanismi di interferenza elettromagnetica e alla loro propagazione.

Analisi dei segnali: la relazione tra il dominio del tempo e il dominio della frequenza; la rappresentazione della serie di Fourier di segnali periodici; lo spettro delle forme d’onda trapezoidali, quali i segnali di clock; gli inviluppi spettrali delle forme d’onda trapezoidali; gli analizzatori di spettro; la rappresentazione di forme d’onda non periodiche.Linee di trasmissione e diafonia multiconduttore: equazioni delle linee di trasmissione; parametri per unità di lunghezza; modello approssimato dell’accoppiamento induttivo-capacitivo; conduttori schermati; conduttori intrecciati.Schermatura: efficienza di schermatura; sorgenti di campo lontano e di campo vicino; schermatura del campo magnetico in bassa frequenza.Emissioni irradiate e suscettibilità: correnti di modo comune e di modo differenziale; modello di emissione delle correnti di modo differenziale e di modo comune.Emissioni condotte e suscettibilità: rete di stabilizzazione dell’impedenza di linea (LISN); filtri per alimentatori; alimentatori; suscettibilità condotta.

Prerequisiti: lo studente deve possedere nozioni di elettrotecnica, campi elettromagnetici, circuiti elettrici e misure elettriche, acquisite negli insegnamenti di elettrotecnica e misure elettriche offerti nel corso di laurea di I livello in Ingegneria Industriale.

Modalità didattiche: lezioni frontali; esercitazioni svolte in aula con l’ausilio di computer, anche in gruppi; attività di laboratorio; preparazione di relazioni scritte sulle esercitazioni svolte durante il semestre.

Modalità di verifica: non sono previste prove intermedie, ad eccezione dell’accertamento delle conoscenze derivante dal contatto quotidiano con gli studenti o durante le ore di ricevimento.Esame finale: l’esame finale è orale e prevede anche la presentazione di uno o più progetti sviluppati durante il semestre, che vengono discussi in occasione della prova orale. La parte orale dell’esame consiste in tre domande riguardanti gli argomenti principali trattati nel corso ed è finalizzata ad accertare la conoscenza delle metodologie, la comprensione dei problemi e delle loro possibili soluzioni.Criteri di valutazione: il voto finale è determinato attribuendo pari peso ai progetti e alla prova orale. Particolare attenzione sarà posta alla capacità dello studente di stabilire connessioni tra i diversi argomenti trattati e di valutarne l’impatto sui sistemi elettrici reali.

Testi di riferimento: C. R. Paul, Introduction to Electromagnetic Compatibility, Wiley, 2006; materiale didattico reso disponibile dal docente.

Lo scopo dell'insegnamento è fornire le conoscenze fondamentali necessarie per la progettazione, l'analisi e l'impiego razionale dei sistemi a fluido in dispositivi, macchine e linee automatiche per l'industria. Il corso affronta il funzionamento e le caratteristiche dei principali componenti di sistemi pneumatici, fluidici, digitali e proporzionali, introducendo metodologie per l'analisi, la modellazione e il controllo dei sistemi a fluido. Vengono inoltre fornite conoscenze relative alle tecniche di automazione digitale, ai sistemi basati su PLC e reti field bus, nonché ai principi di funzionamento dei sistemi di visione, dei sistemi di controllo a logica Fuzzy e della robotica collaborativa nell'ambito dell'automazione industriale. Attraverso lezioni teoriche ed esercitazioni di laboratorio, lo studente acquisisce competenze nell'analisi, nella progettazione, nell'implementazione e nella validazione sperimentale di sistemi a fluido per applicazioni industriali avanzate.

1. Fondamenti dell'automazione industrialeAutomazione dei processi continui e discontinui.Automazione nell'industria manifatturiera.2. Fondamenti dei sistemi pneumatici e fluidiciProprietà dei sistemi pneumatici e fluidici.Proprietà dei fluidi.Unità di misura, strumenti di misura e trasduttori per la misura della pressione.3. Componenti dei sistemi pneumaticiAttuatori pneumatici: cilindri e relative regolazioni.Apparecchiature e valvole di controllo.Caratteristiche di funzionamento delle valvole pneumatiche.Sensori e trasduttori impiegati nell'automazione a fluido.Elementi periferici e complementari.Alimentazione degli impianti e trattamento dell'aria.4. Progettazione e analisi dei circuiti pneumaticiElaborazione e interpretazione di schemi pneumatici.Interfacciamento dei sistemi a fluido.Elementi pneumatici logici.Tecniche digitali dei circuiti pneumatici.Esercizio e analisi dei circuiti pneumatici.5. Automazione e controllo dei sistemi pneumaticiArchitettura di una macchina automatica.Diagrammi funzionali.Controllo con logica cablata e con logica programmabile.Tecniche di controllo digitale per dispositivi e sistemi pneumatici basate su PLC e Personal Computer.6. Prestazioni, affidabilità e sicurezza dei sistemi pneumaticiComportamento dinamico dei sistemi pneumatici.Affidabilità dei sistemi pneumatici.Aspetti energetici, ecologici e di sicurezza.

Lo studente deve possedere conoscenze di base di Meccanica Applicata alle Macchine, con particolare riferimento ai principi fondamentali della cinematica, della dinamica e del funzionamento dei sistemi meccanici.

L'insegnamento prevede lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio finalizzate al raggiungimento degli obiettivi formativi e dei risultati di apprendimento attesi. Le lezioni frontali sono dedicate alla presentazione dei principi teorici, delle metodologie di analisi, modellazione e controllo dei sistemi a fluido per applicazioni di automazione industriale. Le esercitazioni di laboratorio consentono agli studenti di applicare le conoscenze acquisite attraverso attività pratiche su componenti, circuiti e sistemi pneumatici ed elettropneumatici. Gli studenti, organizzati in gruppi di lavoro, svolgono undici esercitazioni di laboratorio sotto la supervisione del docente, sviluppando competenze nell'analisi, progettazione, implementazione e validazione sperimentale di sistemi a fluido, oltre a capacità di collaborazione e problem solving.

La verifica dell'apprendimento è finalizzata ad accertare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi e si articola in tre componenti: attività di laboratorio, prova individuale scritta e/o orale e relazione tecnica finale. La prima fase consiste nella presentazione e discussione della relazione relativa alle attività di laboratorio svolte dagli studenti organizzati in gruppi di lavoro. Attraverso domande orali, lo studente dovrà dimostrare la capacità di descrivere le prove sperimentali effettuate, analizzare e interpretare i dati acquisiti, nonché modellare semplici sistemi pneumatici o elettropneumatici, includendo, ove previsto, lo sviluppo del software per PLC o per sistemi di controllo. Questa fase consente di valutare la capacità di applicare conoscenza e comprensione, l'autonomia di giudizio e le capacità comunicative. La seconda fase prevede una prova individuale scritta e/o orale sugli argomenti trattati durante il corso. Lo studente dovrà dimostrare di conoscere e comprendere i principi di funzionamento dei sistemi pneumatici, dei circuiti pneumatici e delle tecniche di automazione e controllo basate su PLC e sistemi programmabili, nonché di saper analizzare e definire soluzioni progettuali sulla base delle specifiche tecniche fornite dal docente.La valutazione finale è espressa in trentesimi ed è determinata considerando:la prova individuale scritta e/o orale, comprensiva della presentazione e discussione delle attività di laboratorio: 70% del voto finale;il coinvolgimento e la partecipazione durante le attività di laboratorio: 25% del voto finale;la qualità della relazione tecnica finale: 5% del voto finale.Il superamento dell'esame richiede il raggiungimento di una preparazione adeguata sia sugli aspetti teorici sia sulla capacità di applicare le conoscenze acquisite alla progettazione, analisi e controllo di sistemi pneumatici ed elettropneumatici.

G. Belforte, A. Manuello Bertetto, L. Mazza, Pneumatica: corso completo, Tecniche Nuove, Milano, 1998. G.Belforte, Manuale di Pneumatica, III Edizione, Tecniche Nuove, Milano, 2019.

L'obiettivo di questo corso è fornire competenze di livello specialistico sulle metodologie analitiche e numeriche per l'ingegneria elettrica, portando a una piena comprensione dei metodi e al loro uso negli specifici contesti applicativi.

Gli argomenti di questo modulo includono: Analisi di sistemi elettrici lineari tempo-invarianti nel dominio della frequenza. Analisi delle linee di trasmissione nel domino della frequenza e del tempo. Rappresentazioni multiporta di sistemi elettrici lineari tempo-invarianti. Analisi di sistemi elettrici lineari tempo-invarianti nel dominio di Laplace. Analisi transitoria di sistemi elettrici lineari tempo-invarianti. Metodi numerici per l'analisi di sistemi elettrici nel dominio del tempo. L'algoritmo Vector Fitting per l'identitifazione di sistemi elettrici lineari tempo-invarianti. Realizzazione di macromodelli razionali di sistemi elettrici lineari tempoinvarianti. Sintesi circuitale di macromodelli di sistemi elettrici lineari tempoinvarianti. Metodi di analisi di sistemi elettrici nonlineari. ​​​​​​​Quantificazione dell'incertezza dei sistemi elettromagnetici.

Lo studente deve avere nozioni di elettrotecnica, campi elettromagnetici, circuiti elettrici, misure elettriche impartite negli esami di elettrotecnica e misure elettriche offerti nel corso di laurea (I livello) in Ingegneria Industriale.

Lezioni frontali e esercitazioni svolte in aula con l'ausilio di computer in gruppi. Preparazione di relazioni scritte sulle esercitazioni svolte durante il semestre.

Non sono previste prove intermedie ad eccezione dell’accertamento delle conoscenze derivato dal contatto giornaliero o durante le ore di ricevimento studenti. L'esame finale è orale e prevede anche la presentazione di uno o più progetti sviluppati durante il semestre e che vengono discussi in occasione dell'esame orale. La parte orale dell'esame consiste in 3 domande riguardanti gli argomenti principali discussi nel corso ed è focalizzata ad accertare la conoscenza delle metodologie, la comprensione dei problemi e le loro possibili soluzioni. Il voto finale conseguito è ottenuto dando pari peso ai progetti e alla prova orale. Particolare attenzione sarà posta alla capacità dello studente di fare connessioni tra i vari argomenti e di valutare il loro impatto sui sistemi elettrici reali.

Materiale didattico reso disponibile dal docente in forma di slides, presentate a lezione e di dispense.

Il corso ha lo scopo di fornire le nozioni necessarie per la corretta progettazione, organizzazione e gestione dei moderni sistemi per la misura e il controllo dei principali processi produttivi industriali oltre che i principi del machine learning applicato all’automazione industriale. Alla fine del corso lo studente che ha superato l’esame di profitto, dovrebbe essere in grado di comprendere il funzionamento dei sistemi utilizzati per l’automazione industriale e dei sistemi di machine learning nelle Smart Digital Factory.​​​​​​​

Il corso affronta tematiche a forte connotazione industriale: la progettazione, la gestione, l’integrazione di sistemi, le reti industriali e l’interfaccia uomo-macchina sono alcuni degli argomenti che saranno illustrati. Gli argomenti trattati comprendono: -) La produzione industriale: tipologie di processi produttivi; storia dell’automazione; la macchina automatica. -) Industria 4.0: le rivoluzioni industriali; Digital Factory; Digital Manufacturing; Industria 4.0: le tecnologie abilitanti; Internet delle cose (IoT); Digital Twin; Virtual Commissioning. -) Sistemi a logica cablata: la macchina automatica temporizzata; i relè; i contattori; schemi di potenza e schemi funzionali; circuito di autoritenuta. -) Controllori a Logica Programmabile (PLC): la Normativa IEC 61131; componenti fondamentali di un PLC; i cicli di funzionamento della CPU. -) Descrizione hardware e software del PLC: caratteristiche hardware e software; aree di memoria; immagine degli ingressi e delle uscite; i blocchi di codice. -) Il linguaggio a contatti (programmazione lineare): il concetto di contatto e di bobina; regole di scrittura e di esecuzione del linguaggio a contatti; temporizzatori e contatori; -) Conversione degli schemi funzionali: dallo schema elettrico al programma utente: definizione e regole di conversione; circuiti a ponte; circuiti a diodi; switch; l’autoritenuta; considerazioni sul cablaggio; esercizi sulla gestione dei motori asincroni trifase. -) Il linguaggio SFC: diagramma di stato; azioni; transizioni; sequenze; regole di evoluzione. -) Il linguaggio a contatti (programmazione sequenziale): merker di passo; transizioni; ciclo macchina. -) Il linguaggio a contatti (programmazione avanzata strutturata): uso dei vettori di fase; conversione del programma con blocchi funzionali; gestione multi-progetti. -) I trasduttori in ambito industriale: trasduttori di temperatura; trasduttori di posizione; encoder; resolver; trasduttori di livello; trasduttori di pressione; trasduttori di portata; indicatori di stato. -) Controllo di processo: regolazione industriale; isteresi; regolatori standard PID; metodo di Ziegler-Nichols. -) Integrazione dell’informazione (Computer Integrated Manufacturing): il modello ISO/OSI; il CIM; reti di comunicazione per l'automazione industriale; bus di campo. -) Standard di comunicazione seriale: RS232; RS422; RS485. -) Bus di comunicazione industriale: Profibus; cenni di Ethetnet; Profinet; OPC UA; Web Server. -) Integrazione uomo-macchina: HMI; SCADA; accesso ai dati tramite pagine Web. -) Distributed Control Systems: gestione di I/O remoto; reti di controllori; comunicazioni distribuite. -) Machine learning per l’automazione industriale: acquisizione e preparazione di dati provenienti da sensori, PLC e ambienti di simulazione. ​​​​​​​-) Metodologie di regressione, classificazione e rilevamento delle anomalie; validazione e interpretazione dei risultati. -) Applicazioni al monitoraggio di processo, alla diagnostica dei guasti e alla manutenzione predittiva; caso di studio su un sistema reale o simulato e cenni all’integrazione con PLC, HMI e SCADA.Il corso sarà integrato da una serie di attività pratiche specifiche, a supporto degli aspetti teorici. Alcuni strumenti hardware e software (ad esempio PLC, HMI, TIA PORTAL, Machines Simulator, etc..) vengono utilizzati per implementare e testare algoritmi di automazione industriale.

Elettrotecnica, Misure elettriche, Fondamenti di informatica

Lezioni frontali e attività sperimentali.

Accertamento del processo di apprendimento: discussioni informali sono utilizzate per approfondire la comprensione dello studente. La partecipazione attiva è stimolata da esercizi da risolvere in aula e da discussioni su esempi concreti. Accertamento dei risultati di apprendimento: sviluppo e discussione di un progetto (60%) esame orale (40%). Sviluppo e discussione di un progetto: verrà assegnato un progetto da svolgere singolarmente o in gruppo. L’oggetto del progetto è l’approfondimento su una o più tematiche discusse in classe. Il progetto prevede un’attività sperimentale da condursi in laboratorio in modo da maturare una conoscenza progettuale e applicativa. Una relazione sull’attività svolta sarà prodotta al termine del progetto. La discussione del progetto avviene con una presentazione. Esame orale: La prova orale consiste nella risposta ad alcune domande relative gli argomenti trattati nel corso.

Le dispense delle lezioni saranno pubblicate nella pagina di E-leaning del corso. Libri consigliati per approfondimenti: -) G. Pirraglia, Programmare con i nuovi PLC S7-1200 e S7-1500, Hoepli. -) G. Pirraglia, Programmazione avanzata con PLC S7-1200/1500, HMI, I/O analogici e orologio HW, Hoepli. -) R. Pigan, M. Metter, Automating with PROFINET: Industrial Communication Based on Industrial Ethernet, Publicis McD Werbeagentur. -) R. Koch, R. Lueftner, Communication Network in Automation, Publics Pixelpark. -) C.Bonivento, L. Gentili, A. Paoli, Sistemi di automazione industriale, Mc Graw Hill. -) M. Veronesi, Regolazione PID, FrancoAngeli. -) A. Géron, Hands-On Machine Learning with Scikit-Learn, Keras, and TensorFlow, 3rd Edition, O’Reilly Media, 2022.

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0212 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE I ------------------------------------------------------------ Nell'ambito di questo insegnamento, lo studente acquisisce le conoscenze di metodologie e strumenti di progettazione di trasformatori,motori e generatori elettrici. ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0213 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE II ------------------------------------------------------------ Nell'ambito di questo insegnamento, lo studente acquisisce le conoscenze di metodologie e strumenti di progettazione avanzata delle macchine elettriche. Verrà affrontato il dimensionamento di motori elettrici "innovativi" di tipo sincrono a magneti permanenti, sincroni a riluttanza, motori lineari, motori a flusso assiale.

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0212 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE I ------------------------------------------------------------ l modulo comprende: Introduzione al corso. Metodologie generale di progettazione, formule di dimensionamento, principi di similitudine geometrica. Materiali: magnetici, magneti permanenti, magnetici amorfi, conduttori, superconduttori, isolanti solidi, liquidi gassosi, vernici, materiali strutturali. Criteri di scelta del lamierino magnetico. Fenomeni termici e ventilazione: trasmissione del calore, riscaldamento, ventilazione delle macchine elettriche rotanti e dei trasformatori, reti termiche.​​​​​​​ Trasformatori: criteri costruttivi e tipi di nuclei, costruzione degli avvolgimenti. Progettazione del trasformatore trifase di distribuzione. Trasformatori di distribuzione in "resina". Macchine elettriche rotanti: criteri costruttivi, circuiti magnetici per le strutture a poli salienti e per gli induttori lisci, circuito magnetico delle macchine asincrone. Avvolgimenti per le m.e. in corrente alternata. Progettazione del motore asincrono trifase ad alta efficienza. ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0213 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE II ------------------------------------------------------------ Il modulo comprende: Ottimizzazione del progetto di una macchina elettrica. Modellistica e progettazione delle macchine elettriche mediante analisi agli Elementi Finiti. Tecniche di ottimizzazione combinate con l’analisi agli Elementi Finiti, per la progettazione delle macchine elettriche. Progettazione di motori brushless per applicazioni industriali e nei settori automotive e aeronautico. Dimensionamento di motori sincroni a magneti permanenti, motori sincroni a riluttanza, motori sincroni lineari a magneti permanenti, motori a flusso assiale, motori switched reluctance. Metodologie avanzate per l’ottimizzazione delle macchine elettriche: tecniche basate su reti neurali e machine learning e approcci di ottimizzazione topologica in ambito elettromagnetico e meccanico.​​​​​​​

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0212 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE I ------------------------------------------------------------ Lo studente deve avere le conoscenze acquisite negli insegnamento di Elettrotecnica e Macchine Elettriche. ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0213 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE II ------------------------------------------------------------ Lo studente deve avere le conoscenze acquisite negli insegnamento di Elettrotecnica e Macchine Elettriche.

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0212 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE I ------------------------------------------------------------ Lezioni, esercitazioni, discussioni in classe e partecipazione a seminari. ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0213 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE II ------------------------------------------------------------ Lezioni, esercitazioni, discussioni in classe e partecipazione a seminari

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0212 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE I ------------------------------------------------------------ L’esame orale, composto di 3 domande sui principali contenuti del corso, è mirato ad accertare la conoscenza dei principi di dimensionamento delle macchine elettriche e delle tecnologiche per la costruzione delle macchine elettriche. ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0213 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE II ------------------------------------------------------------ L’esame orale, composto di 3 domande sui principali contenuti del corso, è mirato ad accertare la conoscenza dei principi di dimensionamento delle macchine elettriche, delle tecniche di progettazione ottimizzata e dei tool di calcolo per la progettazione delle macchine elettriche.

------------------------------------------------------------ Modulo: DG0212 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE I ------------------------------------------------------------ Appunti dalle lezioni; Costruzioni Elettromeccaniche, vol. I e II, E. Di Pierro; Design of Rotating Electrical Machines, Juha Pyrhonen, Tapani Jokinen; The Induction Machine Handbook, Ion Boldea, Syed A. Nasar. ------------------------------------------------------------ Modulo: DG0213 - PROGETTAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE II ------------------------------------------------------------ Appunti dalle lezioni; PM motor technology: design and applications, F. Gieras, M. Wing; Reluctance Synchronous Machines and drives, I. Boldea; Axial Flux Permanent Magnet Brushless Machines, Jacek F. Gieras, Jie Wang, Maarten J. Kamper; Linear Synchronous Motors, Jacek F. Gieras, Zbigniew J.Piech; Switched Reluctance Motor drive: Modeling, simulation, analysis, design, and applications, Ramu Krishnan Finite Elements for Electrical Engineering, P.P.Silvester e R.L.Ferrari.

Nell'ambito di questo insegnamento, lo studente acquisisce le conoscenze di metodologie e strumenti di progettazione di trasformatori,motori e generatori elettrici.

l modulo comprende: Introduzione al corso. Metodologie generale di progettazione, formule di dimensionamento, principi di similitudine geometrica. Materiali: magnetici, magneti permanenti, magnetici amorfi, conduttori, superconduttori, isolanti solidi, liquidi gassosi, vernici, materiali strutturali. Criteri di scelta del lamierino magnetico. Fenomeni termici e ventilazione: trasmissione del calore, riscaldamento, ventilazione delle macchine elettriche rotanti e dei trasformatori, reti termiche.​​​​​​​ Trasformatori: criteri costruttivi e tipi di nuclei, costruzione degli avvolgimenti. Progettazione del trasformatore trifase di distribuzione. Trasformatori di distribuzione in "resina". Macchine elettriche rotanti: criteri costruttivi, circuiti magnetici per le strutture a poli salienti e per gli induttori lisci, circuito magnetico delle macchine asincrone. Avvolgimenti per le m.e. in corrente alternata. Progettazione del motore asincrono trifase ad alta efficienza.

Lo studente deve avere le conoscenze acquisite negli insegnamento di Elettrotecnica e Macchine Elettriche.

Lezioni, esercitazioni, discussioni in classe e partecipazione a seminari.

L’esame orale, composto di 3 domande sui principali contenuti del corso, è mirato ad accertare la conoscenza dei principi di dimensionamento delle macchine elettriche e delle tecnologiche per la costruzione delle macchine elettriche.

Appunti dalle lezioni; Costruzioni Elettromeccaniche, vol. I e II, E. Di Pierro; Design of Rotating Electrical Machines, Juha Pyrhonen, Tapani Jokinen; The Induction Machine Handbook, Ion Boldea, Syed A. Nasar.

Lo scopo dell’insegnamento è fornire allo studente la conoscenza delle nozioni fondamentali sul controllo e la simulazione degli azionamenti elettrici per automazione. Dopo aver superato l’esame lo studente sarà in grado di progettare sistemi per il controllo di moto basati su azionamenti elettrici e utilizzare strumenti di simulazione e sviluppo specifici di questo settore. Gli argomenti del corso includono: - Controllo di moto: controllo di coppia, velocità e posizione. - Azionamenti elettrici per automazione: in CC, brushless AC e DC. - Regolatori. Requisiti e metodi di progettazione applicati agli azionamenti elettrici. - Simulazione MATLAB / Simulink.

Parte I - Teoria 1. Controllo di moto: Dinamica di coppia, velocità e posizione. Traiettorie di moto. Servo-azionamenti in CC. Progettazione di controllo corrente, velocità e posizione tramite regolatori standard. Limitazione dei regolatori standard. 2. Azionamenti in CA per automazione: Azionamenti brushless AC e DC. Inverter PWM (Pulse Width Modulated) con due o tre fasi attive: tecniche di controllo corrente. Regolazione della corrente negli azionamenti in CA: disaccoppiamento, regolatori multivariabili. Scelta di azionamenti elettrici per controllo di moto: esempi applicativi. Parte II - Laboratorio 4. Simulazione di azionamenti elettrici presentati nella Parte I - Teoria usando MATLAB / Simulink (attività individuale in classe con tutoraggio del docente). 5. Micro Controller Units (MCU)s per automazione (famiglia TMS C2000): ambiente di sviluppo e programmazione software. 6. Principi di controllo in tempo reale: architettura del software, tempistica, interruzioni, sincronizzazione.

Durante il corso vengono richiamate nozioni base di macchine e azionamenti elettrici, convertitori di potenza, principi di controllo, fornite dai corsi di Macchine elettriche, Azionamenti Elettrici, Elettronica Industriale di Potenza e Sistemi di Controllo (non propedeutici).

Lezioni frontali (gli studenti acquisiscono comprensione teorica e competenze specifiche sugli argomenti del corso); Attività individuale in classe con tutoraggio del docente (sviluppo di modelli di simulazione MATLAB/Simulink di sistemi di automazione scelti tra quelli presentati in teoria: gli studenti apprendono e praticano il software di simulazione, testano e verificano i concetti teorici, migliorano l’attitudine a risolvere i problemi).

Non c’è verifica formale di pre-requisiti. Accertamento del processo di apprendimento: tutoraggio, domande e discussioni informali (domande orali aperte e commenti su argomenti di teoria, sulla attività individuale di simulazione). Accertamento del raggiungimento degli obiettivi formativi: esame orale. L'esame orale consiste di tre domande volte all’accertamento della conoscenza e della comprensione degli argomenti di teoria presentati durante il corso (LO da 1 a 12 e 14). Il colloquio dura in genere 3/4 di ora. Il punteggio finale è determinato in base alla valutazione delle seguenti componenti: 80% per la prova orale, 20% valutazione cumulativa dell'attività di simulazione individuale (LO 13) . Gli studenti che non hanno la possibilità di seguire il corso oltre all'esame orale (80%), dovranno effettuare la simulazione di un sistema di automazione concordato con il docente che verrà valutato per il 20% del punteggio finale.

H. Bühler: "Electronique de reglage et de commande", Presses polytechniques et universitaires romandes, Traité d'électricité, 2013 (in francese). W. Leonhard: “Control of electrical drives”, Springer, 2001. H.Grob et al.: "Azionamenti di avanzamento nell'automazione industriale", Tecniche nuove, 2002. Simulink Reference Manuals – Mathworks. L. Bonometti: "Convertitori di potenza ed azionamenti brushless", Editoriale Delfino, 2001. Appunti delle lezioni.

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti le conoscenze teoriche e gli strumenti metodologici necessari per analizzare i principali fenomeni che caratterizzano la dinamica del veicolo.Il corso introduce i modelli matematici utilizzati per descrivere l’interazione tra pneumatico e strada, la frenatura, il comportamento direzionale e la stabilità di marcia del veicolo, gli effetti delle sospensioni, il comfort di marcia e la tenuta di strada. Particolare attenzione è rivolta alle ipotesi alla base dei modelli, ai relativi limiti di applicabilità e all’interpretazione fisica dei risultati.L’insegnamento si propone inoltre di sviluppare la capacità di tradurre i modelli teorici in modelli numerici implementati in ambiente MATLAB/Simulink e di utilizzarli per condurre simulazioni, analizzare l’influenza dei principali parametri e interpretare criticamente il comportamento dinamico del veicolo.

L’insegnamento, per un totale di 9 CFU, comprende 60 ore di lezione frontale e 30 ore di esercitazione.Cinematica e modellazione dello pneumatico: cinematica della ruota rigida e della ruota dotata di pneumatico; rotolamento e scorrimento; forze e momenti scambiati tra pneumatico e strada; modello a spazzola; rigidezza di deriva; modelli empirici e Magic Formula.Frenatura: dinamica longitudinale del veicolo, trasferimento di carico, decelerazione massima, ripartizione delle forze frenanti, bloccaggio delle ruote e criteri di proporzionamento dell’impianto frenante.Handling e stabilità direzionale: formulazione delle equazioni cinematiche, di equilibrio e costitutive; modelli monotraccia lineari e non lineari; comportamento a regime e transitorio; stabilità di marcia; veicoli sottosterzanti e sovrasterzanti; manovre tipiche e diagrammi di handling.Sospensioni: principali architetture delle sospensioni; massa sospesa e non sospesa; rollio, beccheggio e imbardata; centri di rollio, trasferimenti di carico e comportamento direzionale del veicolo con sospensioni.Comfort e tenuta di strada: profili stradali, oscillazioni del veicolo, modello quarter-car, risposta in frequenza, criteri di progetto delle rigidezze e degli ammortizzatori, comfort della massa sospesa e variazione della forza di contatto pneumatico-strada.Esercitazioni: implementazione in MATLAB/Simulink dei modelli di pneumatico e di handling; esecuzione di simulazioni, analisi parametrica e interpretazione dei risultati.

Lo studente deve soddisfare i requisiti previsti per l’accesso al Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica.In particolare, per affrontare adeguatamente i contenuti dell’insegnamento sono necessarie conoscenze di base di meccanica applicata, di analisi matematica e di algebra lineare. Lo studente deve inoltre conoscere i fondamenti delle equazioni differenziali ordinarie e delle equazioni alle derivate parziali.

L’insegnamento prevede 60 ore di lezioni frontali e 30 ore di esercitazioni.Le lezioni frontali sono dedicate alla presentazione e alla discussione dei principali modelli matematici impiegati nello studio della dinamica del veicolo, con particolare riferimento all’interazione pneumatico-strada, alla frenatura, al comportamento direzionale del veicolo, alla stabilità di marcia, alle sospensioni, al comfort e alla tenuta di strada.Durante le esercitazioni, i modelli relativi allo pneumatico e all’handling del veicolo vengono implementati in ambiente MATLAB/Simulink. Gli studenti utilizzano tali modelli per condurre simulazioni numeriche, analizzare l’influenza dei principali parametri e interpretare i fenomeni dinamici osservati.Le attività esercitative sono finalizzate a sviluppare la capacità di tradurre i modelli teorici in strumenti di simulazione, verificare criticamente i risultati numerici e collegare il comportamento simulato ai fenomeni fisici studiati durante le lezioni.

La verifica dell’apprendimento consiste in una prova orale individuale.Durante la prova, lo studente è chiamato a discutere gli argomenti trattati nel corso e a dimostrare di conoscere e comprendere i principali modelli utilizzati per l’analisi della dinamica del veicolo. La prova verifica, in particolare, la capacità di illustrare le ipotesi alla base dei modelli, di descriverne la formulazione matematica, di individuarne i limiti di applicabilità e di interpretarne il significato fisico.Allo studente è inoltre richiesto di presentare e discutere uno o più dei modelli sviluppati in ambiente MATLAB/Simulink durante le esercitazioni. La discussione è finalizzata a verificare la capacità di utilizzare correttamente il modello, impostare una simulazione, analizzare i risultati ottenuti e spiegare i fenomeni dinamici osservati.La valutazione tiene conto:-della conoscenza e della comprensione degli argomenti del corso;-della padronanza dei modelli matematici e delle relative ipotesi;-della capacità di applicare i modelli mediante simulazioni numeriche;-della capacità di interpretare criticamente i risultati;-della chiarezza, correttezza e proprietà di linguaggio nell’esposizione.Il superamento dell’esame richiede una conoscenza almeno sufficiente dei principali modelli trattati e la capacità di interpretare correttamente i risultati essenziali delle simulazioni. Una valutazione più elevata è attribuita in presenza di una conoscenza approfondita, della capacità di collegare tra loro i diversi argomenti del corso, di discutere criticamente le ipotesi e i limiti dei modelli e di interpretare autonomamente i risultati relativi a condizioni di funzionamento differenti.

Testo di riferimentoMassimo Guiggiani, The Science of Vehicle Dynamics, Springer, 2014.