SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA
CORSI DI LAUREA MAGISTRALI
DI INGEGNERIA ELETTROTECNICA ED ENERGETICA
LIBRETTO DELLE LEZIONI DEL CORSO
MACCHINE ELETTRICHE
MACCHINE E AZIONAMENTI ELETTRICI
Anno Accademico 2014-2015
tutte le lezioni programmate in aula 40, Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Via delle Sette Sale
12b in Roma.
29 Settembre 2014
14:00 – 15:30
Introduzione al corso. I sistemi elettrici in corrente alternata. Sistemi elettrici monofase e sistemi
trifase.
29 Settembre 2014
15:45 – 17:15
Potenza ed energia in regime sinusoidale permanente. La potenza attiva e la potenza reattiva:
modello matematico ed interpretazione fisica. I sistemi trifase; necessità della variazione del livello
di tensione. Il teorema di Thevenin per la modellazione dei reti a potenza infinita, limitata e nulla. Il
teorema di Kennelly e Steinmetz, rappresentazione fasoriale di grandezze sinusoidali. Il teorema di
Boucherot per i bilancio delle potenze attive e reattive nelle reti sinusoidali.
30 Settembre 2014
10:15 – 11:45
Le equazioni di Maxwell in forma differenziale. Dalle equazioni di Maxwell al teorema di FaradayNeumann-Lenz e al teorema di circuitazione. La riluttanza dei circuiti magnetici. Le equazioni
dell’elettrostatica e della magnetostatica. Il potenziale scalare elettrostatico ed il potenziale vettore
magnetostatico in problemi 2D. Il legame tra flusso del vettore induzione magnetica e potenziale
vettore per problemi 2D. Significato fisico delle linee equipotenziali (interpretabili come linee di
flusso).
02 Ottobre 2014
12:00 – 13:30
La legge di Faraday-Neumann-Lenz per conduttori di sezione non trascurabile. La definizione di
flusso concatenato. Legame funzionale tra correnti stazionarie ed il flusso concatenato: i
coefficienti di auto e mutua induzione. Definizione di auto induttanza e di mutua induttanza. Il
UniRoma1 – ICI – corso di MACCHINE ELETTRICHE (prof. Ezio Santini) – AA 2014-2015
libretto delle lezioni – pagina 1 di 7
componente trasformatore ideale: definizione ed equazioni costitutive. Il trasformatore reale:
definizione della rete a T equivalente agli induttori mutuamente accoppiati.
06 Ottobre 2014
14:00 – 15:30
Perdite nel trasformatore monofase: perdite nel circuito magnetico – perdite nel ferro – perdite
negli avvolgimenti
06 Ottobre 2014
15:45 – 17:15
Il circuito equivalente definitivo del trasformatore monofase. Il circuito equivalente di riferimento del
sistema nel suo complesso: rete di potenza infinita, limitata, nulla.
07 Ottobre 2014
10:15 – 11:45
Problemi del circuito equivalente definitivo del trasformatore monofase: rendimento, potenza
dissipata, il diagramma fasoriale del trasformatore monofase. Prove a vuoto e in corto circuito.
09 Ottobre 2014
12:00 – 13:30
Prova in corto circuito e tensione di corto circuito. Limiti di macchina in tensione e in corrente;
caduta di tensione da vuoto a carico.
13 Ottobre 2014
14:00 – 15:30
Rendimento di in trasformatore monofase. Parallelo di due trasformatori monofase.
13 Ottobre 2014
15:45 – 17:15
Il trasformatore trifase. Il banco trifase. Realizzazione di collegamenti a triangolo e a stella
mediante opportuna connessione degli avvolgimenti primari e secondari. Rapporto di
trasformazione, gruppo o indice orario
14 Ottobre 2014
10:15 – 11:45
Misure di corrente, tensione potenze attive in un sistema trifase. Equilibrio termico di un
trasformatore. La protezione dei trasformatori: interruttori e sezionatori.
UniRoma1 – ICI – corso di MACCHINE ELETTRICHE (prof. Ezio Santini) – AA 2014-2015
libretto delle lezioni – pagina 2 di 7
16 Ottobre 2014
12:00 – 13:30
Esercitazione numerica sul trasformatore trifase.
20 Ottobre 2014
14:00 – 15:30
Energia nel campo magnetico. Andamenti delle linee di flusso nel trasformatore. Calcolo della Xcc.
Forme d’onda della corrente a vuoto per materiali non lineari. Soppressione delle armoniche di
ordine superiore.
20 Ottobre 2014
15:45 – 17:15
L’autotrasformatore.
21 Ottobre 2014
10:15 – 11:45
Spostamento del potenziale di centro stella per trasformatori trifase. Trasformatori a flussi liberi ed
a flussi vincolati. Il trasformatore a tre colonne.
23 Ottobre 2014
12:00 – 13:30
Trasformatori a tre avvolgimenti. Reattanze di corto circuito binarie. Transitorio di inserzione di un
trasformatore monofase a vuoto-
27 Ottobre 2014
14:00 – 15:30
I collegamenti dei trasformatori trifase e le componenti armoniche delle correnti di
magnetizzazione. Il trasformatore trifase con alimentazione squilibrata. I circuiti di sequenza
diretta, inversa ed omopolare nei trasformatori trifasi a flussi liberi collegati a stella e a triangolo.
27 Ottobre 2014
15:45 – 17:15
Esercitazione sul trasformatore trifase: determinazione dei parametri del circuito equivalente a
partire dalle prove a vuoto e di corto circuito; calcolo della caduta di tensione da vuoto a carico,
calcolo del rendimento in un ciclo di carico giornaliero.
28 Ottobre 2014
10:15 – 11:45
UniRoma1 – ICI – corso di MACCHINE ELETTRICHE (prof. Ezio Santini) – AA 2014-2015
libretto delle lezioni – pagina 3 di 7
Una struttura elementare ad una cava e rotore magneticamente anisotropo per il calcolo della
coppia di riluttanza. Una struttura elementare simmetrica con statore e rotore ad una cava per il
calcolo della coppia motrice in una macchina elementare. Coppia di riluttanza e coppia di azione.
30 Ottobre 2014
12:00 – 13:30
Strutture magnetiche di macchine elettriche rotanti: statore – traferro – rotore. Il campo magnetico
alternativo e rotante prodotto da sistemi equilibrati di correnti. Teorema di Galileo Ferraris.
03 Novembre 2014
14:00 – 15:30
La macchina asincrona con rotore avvolto. Il circuito della macchina a rotore bloccato equivalente
alla macchina in rotazione. Il circuito del trasformatore trifase equivalente alla macchina asincrona
a rotore bloccato.
03 Novembre 2014
15:45 – 17:15
Il circuito equivalente definitivo della macchina asincrona a rotore avvolto. Strutture magnetiche a
più coppie di poli. Curva coppia-scorrimento.
04 Novembre 2014
10:15 – 11:45
La potenza sincrona, il rendimento di rotore, punto di funzionamento della macchina con le
possibili tipologie di coppie resistenti. Macchina funzionante da generatore, motore, freno.
06 Novembre 2014
Lezione non tenuta per sospensione dell’attivitià didattica di SAPIENZA Università di Roma,
dovuta ad allerta meteo della Protezione Civile Regionale.
10 Novembre 2014
14:00 – 15:30
Avvolgimenti a più cave per fase, il coefficiente di distribuzione, il coefficiente di passo. Macchine
multipolari.
10 Novembre 2014
15:45 – 17:15
Avvolgimenti a passo accorciato. Avviamento reostatico e stella-triangolo.
UniRoma1 – ICI – corso di MACCHINE ELETTRICHE (prof. Ezio Santini) – AA 2014-2015
libretto delle lezioni – pagina 4 di 7
11 Novembre 2014
10:15 – 11:45
Esercitazione numerica sulla macchina ad induzione con rotore avvolto.
13 Novembre 2014
12:00 – 13:30
Campi di funzionamento della macchina. Controllo della frequenza.
17 Novembre 2014
15:45 – 17:15
Macchina asincrona con rotore a gabbia. Circuito equivalente monofase. Macchina a doppia
gabbia, condizioni sui parametri di rotore. Macchina asincrona monofase, circuito equivalente
monofase ottenuto con il metodo delle componenti simmetriche.
18 Novembre 2014
10:15 – 11:45
Macchina sincrona: la cattura del flusso, struttura, principio di funzionamento. FEM a vuoto in
funzione della corrente di eccitazione e circuito equivalente. Equazioni di statore della macchina
lineare ed isotropa connessa ad una rete di potenza infinita.
20 Novembre 2014
12:00 – 13:30
Lezione annullata per permettere lo svolgimento in aula 40 della prova scritta degli esami di stato
2014.
24 Novembre 2014
14:00 – 15:30
Dispositivi per elettronica di potenza. Diodo, thyristor, transistor, FET, MOS-FET, IGBT.
24 Novembre 2014
15:45 – 17:15
Strutture di conversione: raddrizzatori monofase e trifase, inverter, chopper, alimentatori.
25 Novembre 2014
10:15 – 11:45
Lezione non tenuta, in quanto lo slot è stato ceduto al prof. Stefano Atzeni (da recuperare il
09.12.2014).
UniRoma1 – ICI – corso di MACCHINE ELETTRICHE (prof. Ezio Santini) – AA 2014-2015
libretto delle lezioni – pagina 5 di 7
27 Novembre 2014
12:00 – 13:30
Diagramma della fmm. Macchina equivalente a rotore fermo ed alimentata da un sistema
simmetrico di correnti alternate. Relazione di fase fra la fmm di rotore e la E0, relazione di fase tra
corrente stato ricca ed E0. Flusso disperso e concatenato, le reattanze di dispersione e di
reazione.
01 Dicembre 2014
14:00 – 15:30
La macchina sincrona a poli lisci. Funzionamento da generatore, parallelo con la rete, la
sottoeccitazione e la sovraeccitazione.
01 Dicembre 2014
15:45 – 17:15
, la coppia elettromagnetica e l’angolo delta, il funzionamento da motore. Diagramma di Potier.
02 Dicembre 2014
10:15 – 11:45
La macchina a poli salienti, la teoria della doppia reazione.
04 Dicembre 2014
11:00 – 13.30
La coppia elettromagnetica della macchina a poli salienti in funzione dell’angolo di carico. Analisi
dei transitori nella macchina lineare a poli lisci, il rapporto di corto circuito. La stabilità alle piccole
perturbazioni (criterio delle aree).
09 Dicembre 2014
10:15 – 11:45
La macchina in corrente continua. Struttura. Principio dei funzionamento. Studio di una macchina a
doppio strato con modello alla Lorentz. Avvolgimento embricato a doppio strato.
09 Dicembre 2014
12:00 – 13:30 (recupero lezione del 25.11.2014 ceduta al prof. Azteni)
Macchine in corrente continua: la forza magnetomotrice di statore, quella di rotore. La fmm totale.
Gli effetti della non linearità e i provvedimenti per limitarli: spostamento del piano delle spazzole,
avvolgimenti di commutazione, avvolgimenti compensatori.
09 Dicembre 2014
17:30 – 19:00
UniRoma1 – ICI – corso di MACCHINE ELETTRICHE (prof. Ezio Santini) – AA 2014-2015
libretto delle lezioni – pagina 6 di 7
Esercitazione di laboratorio: la macchina a sincrona a poli salienti. Avviamento, parallelo con la
rete di potenza infinita, comportamento elettromagnetico a vuoto ed a carico.
11 Dicembre 2014
12:00 : 13:30
La commutazione monolama nelle macchine in corrente continua. Topologie di eccitazione e
schema a blocchi delle perdite.
15 Dicembre 2014
14:00 – 15:30
Calcolo della fem di macchina. Calcolo della coppia di macchina con metodo diretto e con il
metodo indiretto.
15 Dicembre 2014
15:45 – 17:15
Caratteristica elettrica, elettromeccanica, meccanica per la macchina con eccitazione in
derivazione e con eccitazione serie.
16 Dicembre 2014
10:00 – 12:30
Esercitazione sulla macchina in corrente continua.
18 Dicembre 2014
12:00 – 13:30
Esercitazione numerica su una utenza elettrica industriale alimentata da rete per mezzo di un
trasformatore, nella quale è presente una macchina sincrona a poli lisci per la movimentazione di
un carico ed il rifasamento concentrato.
* * * FINE DEL PRESENTE DOCUMENTO
* * * 27 DICEMBRE 2014 * * *
UniRoma1 – ICI – corso di MACCHINE ELETTRICHE (prof. Ezio Santini) – AA 2014-2015
libretto delle lezioni – pagina 7 di 7