Elettrotecnica ed elementi di automazione

Obiettivi del corso

Conoscere e comprendere i fondamenti dell’Elettrotecnica e dei suoi principali campi di applicazione, con particolare attenzione agli aspetti normativi relativi alle macchine, agli impianti elettrici ed al rischio elettrico. Essere in grado di trasferire le conoscenze acquisite negli ambiti della pratica operativa professionale, con particolare attenzione alle procedure di esercizio e di manutenzione delle macchine e degli impianti elettrici, prestando con particolare attenzione alla gestione del rischio elettrico in accordo con le previste indicazioni normative. Conoscere e comprendere i fondamenti della Teoria dei Controlli e dei suoi principali campi di applicazione. Essere in grado di analizzare le proprietà di semplici sistemi di controllo sia analogici che digitali.

Prerequisiti

Conoscenze base di Analisi Matematica (funzioni elementari; equazioni e sistemi di equazioni differenziali; numeri complessi), Algebra lineare (spazi vettoriali lineari) e di Fisica Generale.

Programma

- Circuiti elettrici a parametri concentrati;

- Transitori e regimi tempo variabili;

- Grandezze alternate sinusoidali;

- Impedenze complesse;

- Sistemi trifase;

- Potenza elettrica;

- Macchine elettriche: il trasformatore, il motore asincrono;

- Elementi di distribuzione e di Sicurezza elettrica nella distribuzione in bassa tensione;

- Elementi di Normativa elettrica;

- Fondamenti di Controlli automatici.

Testi di riferimento

- Giorgio Rizzoni. Elettrotecnica. Principi ed applicazioni, Mc Graw– Hill;

- materiale didattico prodotto dal docente durante le lezioni;

- materiale didattico depositato nello spazio dedicato al corso sulla piattaforma: https://mariscuola-ta.elearningmarina.difesa.it

Note ai testi di riferimento

Il testo di riferimento sarà integrato da:

- materiale didattico prodotto dal docente nel corso delle lezioni;

- materiale didattico depositato nello spazio dedicato al corso sulla piattaforma: https://mariscuola-ta.elearningmarina.difesa.it

Metodi didattici

Il corso è strutturato in lezioni frontali relative ai contenuti specifici della disciplina selezionati fra quanti ritenuti rilevanti ed indispensabili per il raggiungimento degli obiettivi formativi specifici dell'insegnamento e di quelli globali inerenti al corso di studio. La didattica frontale è supportata da esposizioni teoriche strettamente ed organicamente legate ad esemplificazioni tecnico-pratiche, spesso di natura numerica, relative ad aspetti ed attività connesse alle esperienze operative e professionali dei discenti. L’interazione con la classe può avvalersi dell’utilizzo dei canali di comunicazione messi a disposizione dalle piatteforme e-learning a servizio del corso di laurea. Le lezioni si avvalgono di esposizioni e documentazioni di natura multimediale rese possibili dalle strumentazioni digitali d’aula, integrate, ove necessario, dalla distribuzione, ad opera del docente, di materiale e documentazione tecnica e professionale.

Risultati di apprendimento previsti

Conoscenza e capacità di comprensione:

- Conoscere l’ipotesi e il significato della rappresentazione bipolare o n-polare di un componente elettrico; conoscere le fondamentali tipologie di connessione di bipoli; essere in grado di interpretare l’ipotesi bipolare dal punto di vista elettromagnetico;

- Conoscere gli elementi fondamentali della topologia di un circuito e le leggi di Kirchhoff; essere capace di esprime correttamente le LKC/LKT;

- Conoscere la rappresentazione alla porta di un bipolo LTI e la sua caratterizzazione energetica; conoscere la rappresentazione alle porte di un doppio bipolo;

- Conoscere il concetto di circuito elettrico; conoscere il significato di regime elettrico stazionario o sinusoidale; conoscere il significato di soluzione di un circuito; essere capace di effettuare un corretto bilancio energetico di un circuito a regime;

- Analizzare circuiti LTI in regine stazionario o sinusoidale facendo uso dei principali metodi sistematici di analisi o dei principali teoremi relativi ai circuiti LTI;

- Conoscere le connessioni base nell’analisi di un sistema trifase e le sue procedure di analisi; essere capace di analizzare un circuito trifase;

- Conoscere la natura e il significato del transitorio di una variabile elettrica in un circuito LTI; essere capace di impostare il problema dell’evoluzione dinamica di una variabile di rete in un circuito LTI del I ordine e di risolverlo correttamente;

- Conoscere le leggi fondamentali dei circuiti magnetici;

- Conoscere i principi di funzionamento del trasformatore e del motore asincrono; essere capace di interpretare le loro caratteristiche di funzionamento dal punto di vista impiantistico;

- Conoscere le principali tipologie di distribuzione dell’energia elettrica in b.t. esercite in Italia; essere in grado di interpretarne le caratteristiche elettriche dal punto di vista dell’esercizio del circuito;

- Conoscere il concetto di rischio elettrico e i suoi effetti sul corpo umano;

- Conoscere le principali misure protettive e preventive nei confronti del rischio elettrico; essere capace di individuare le più efficaci di tali misure in funzione delle condizioni d’esercizio di apparecchiature e impianti elettrici;

- Conoscere il concetto di sistema dinamico e le sue modalità di  rappresentazione;

- Conoscere le proprietà e le prestazioni di semplici sistemi dinamici;

- Conoscere il concetto e le prestazioni di un sistema dinamico in retroazione.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate:

- Capacità di interagire con le macchine elettriche fondamentali;

- Capacità di comprendere gli struttura e problematiche della distribuzione in b.t;

- Essere in grado di individuare e gestire correttamente il rischio elettrico legato alle condizioni operative professionali;

- Capacità di individuare ed analizzare le proprietà e le prestazioni di semplici sistemi dinamici in retroazione.

Competenze trasversali:

- Autonomia di giudizio

Acquisizione e sviluppo della capacità di studio critico dell’Elettrotecnica e della teoria elementare dei controlli maturata attraverso la riflessione sui contenuti della disciplina e la sua indispensabile contestualizzazione in scenari e pratiche operative di origine e natura professionale. Tale processo troverà supporto e si integrerà naturalmente con l’esperienza operativa diretta dei discenti.
- Abilità comunicative

Acquisizione della capacità di argomentazione dei fondamenti e dei principali contenuti tecnico-operativi della disciplina al fine di comunicare e, ove necessario, argomentare in momenti di condivisione, confronto e discussione, anche in aula, sia individualmente che in gruppo.
- Capacità di apprendere in modo autonomo

Acquisizione della metodologia necessaria per l'apprendimento e l’uso professionale dell’Elettrotecnica arricchito, ove necessario, dalla capacità di accedere alla letteratura ed alla consultazione della normativa tecnica inerenti alle attività ed alle procedure professionali.

Valutazione

Modalità di verifica dell’apprendimento

Sono previste due prove strutturate intercorso finalizzate alla verifica degli apprendimenti. L’esame finale consiste in una valutazione condivisa dei risultati ottenuti nelle due prove strutturate intercorso e da un eventuale colloquio orale vertente sugli argomenti oggetto del corso.

Criteri di valutazione

Conoscenza e capacità di comprensione:
1. Conoscere l’ipotesi e il significato della rappresentazione bipolare o n-polare di un componente elettrico; conoscere le fondamentali tipologie di connessione di bipoli; essere in grado di interpretare l’ipotesi bipolare dal punto di vista elettromagnetico.

2. Conoscere gli elementi fondamentali della topologia di un circuito e le leggi di Kirchhoff; essere capace di esprime correttamente le LKC/LKT.

3. Conoscere la rappresentazione alla porta di un bipolo LTI e la sua caratterizzazione energetica; conoscere la rappresentazione alle porte di un doppio bipolo.

4. Conoscere il concetto di circuito elettrico; conoscere il significato di regime elettrico stazionario o sinusoidale; conoscere il significato di soluzione di un circuito; essere capace di effettuare un corretto bilancio energetico di un circuito a regime.

5. Analizzare circuiti LTI in regine stazionario o sinusoidale facendo uso dei principali metodi sistematici di analisi o dei principali teoremi relativi ai circuiti LTI.

6. Conoscere le connessioni base nell’analisi di un sistema trifase e le sue procedure di analisi; essere capace di analizzare un circuito trifase.

7. Conoscere la natura e il significato del transitorio di una variabile elettrica in un circuito LTI; essere capace di impostare il problema dell’evoluzione dinamica di una variabile di rete in un circuito LTI del I ordine e di risolverlo correttamente.

8. Conoscere le leggi fondamentali dei circuiti magnetici.

9. Conoscere i principi di funzionamento del trasformatore e del motore asincrono; essere capace di interpretare le loro caratteristiche di funzionamento dal punto di vista impiantistico.

10. Conoscere le principali tipologie di distribuzione dell’energia elettrica in b.t. esercite in Italia; essere in grado di interpretarne le caratteristiche elettriche dal punto di vista dell’esercizio del circuito.

11. Conoscere il concetto di rischio elettrico e i suoi effetti sul corpo umano.

12. Conoscere le principali misure protettive e preventive nei confronti del rischio elettrico; essere capace di individuare le più efficaci di tali misure in funzione delle condizioni d’esercizio di apparecchiature e impianti elettrici.

13. Conoscere il concetto di sistema dinamico e le sue modalità di rappresentazione

14. Conoscere le proprietà e le principali prestazioni di semplici sistemi dinamici

15. Conoscere il concetto e le prestazioni di un sistema di controllo in retroazione

Conoscenza e capacità di comprensione applicate:

Autonomia di giudizio:

Acquisizione e sviluppo della capacità di studio critico dell’Elettrotecnica maturata attraverso la riflessione sui contenuti della disciplina e la sua indispensabile contestualizzazione in scenari e pratiche operative di origine e natura professionale. Tale processo troverà supporto e si integrerà naturalmente con l’esperienza operativa diretta dei discenti.

Abilità comunicative:

Acquisizione della capacità di argomentazione dei fondamenti e dei principali contenuti tecnico-operativi della disciplina al fine di comunicare e, ove necessario, argomentare in momenti di condivisione, confronto e discussione in aula, sia individualmente che in gruppo.

Capacità di apprendere:

Acquisizione della metodologia necessaria per l'apprendimento e l’uso professionale dell’Elettrotecnica arricchito, ove necessario, dalla capacità di accedere alla letteratura ed alla consultazione della normativa tecnica inerenti alle attività ed alle procedure professionali.

Criteri di misurazione dell'apprendimento e di attribuzione del voto finale

La valutazione finale è espressa in accordo con i criteri di valutazione e la loro declinazione per livelli di apprendimento. Essa è espressa con una votazione in trentesimi, con eventuale lode ove il candidato abbia mostrato sviluppata autonomia di giudizio e una adeguata capacità di argomentazione. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18/30”.