Insegnamento

Elettrotecnica

Docente
Prof. Bocci Enrico

Settore scientifico Disciplinare

ING-IND/31

CFU

6

Descrizione dell'insegnamento

Componenti, circuiti, macchine, dispositivi e reti elettriche sono sempre più importanti in qualsiasi applicazione industriale, civile e informatica. Il corso ha come obiettivo quello di illustrare le principali tipologie di componenti, circuiti, macchine, dispositivi e reti elettriche. La finalità è quella di fornire allo studente le conoscenze di base che gli consentiranno di comprendere e dimensionare principali componenti di un circuito elettrico, di macchine, dispositivi e reti elettriche e di redigere e risolvere i relativi circuiti equivalenti. Verranno illustrate le principali metodologie di analisi e di progetto dei sistemi elettrici, nonché i relativi principi di funzionamento.

Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)

Al termine di questo corso, lo studente sarà in grado di:
  • conoscere le principali tipologie di componenti, circuiti, macchine, dispositivi e reti elettriche (Descrittore di Dublino 1, Conoscenza e capacità di comprensione);
  • conoscere i principi di base che gli consentiranno di dimensionare componenti di un circuito, macchine, dispositivi e reti elettriche e di redigere e risolvere i relativi circuiti equivalenti (capacità di applicare le conoscenze acquisite, Descrittore di Dublino 2, Conoscenza e capacità di comprensione applicate);
  • comprendere le principali metodologie di analisi e di progetto dei sistemi elettrici, nonché i relativi principi di funzionamento.
La verifica della capacità di apprendimento verrà effettuata tramite le prove d’esame, nonché sulla base delle discussioni tenute nell’ambito delle aule virtuali riguardanti gli esercizi svolti dal docente, nonché gli esercizi/questionari svolti in autonomia dallo studente stesso (Descrittore di Dublino 3, Autonomia di giudizio, Descrittore di Dublino 4, Abilità comunicative, Descrittore di Dublino 5, Capacità di apprendere: difatti, tramite la valutazione delle risposte errate al questionario, lo studente si rende conto di cosa non ha appreso e tramite le aule virtuali e l’esame, specialmente quello in sede che prevede sempre una parte orale, acquisisce abilità comunicative e capacità di apprendere).
L’Aula virtuale è costruita e pensata per venire incontro alle esigenze dello studente, mediante una interazione diretta con lo stesso, tale da poter eliminare i dubbi e le incertezze che si hanno di volta in volta.
Quest’ultima si svolge come una esercitazione/ricevimento frontale.

Prerequisiti

E' raccomandata la conoscenza dei seguenti argomenti:
Matematica: Algebra elementare. Funzioni trigonometriche. Algebra dei numeri complessi. Grafico delle funzioni di una variabile. Limiti e derivate delle funzioni di una variabile. Calcolo vettoriale elementare. Sistemi di equazioni lineari algebriche. Equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti.
Fisica: Concetti e leggi fondamentali della meccanica e dell’elettromagnetismo. Grandezze fisiche principali ed unità di misura. Bilanci energetici. Resistività elettrica dei materiali.

Contenuti dell'insegnamento

Modulo 1
Grandezze elettriche fondamentali e loro legami: corrente elettrica, campo elettrico, tensione elettrica, generatore e bipolo resistore, misura delle principali grandezze elettriche e relativi strumenti (Lezione 1 Metodi e classificazioni dei sistemi elettrici, Lezione 2 Unità e strumenti di misura, Lezione 3 Grandezze elettriche e leggi fondamentali).
Modulo 2
Risoluzione delle reti elettriche lineari in corrente continua: principali metodi di risoluzione (Lezione 4 Bipoli generatori, Lezione 5 Bipolo resistore, Lezione 6 Circuiti).
Modulo 3
Reti elettriche capacitive: condensatore, reti capacitive a regime costante e fenomeni transitori (Lezione 9 Condensatore).
Modulo 4
Circuiti magnetici: grandezze magnetiche, induttanza, circuiti magnetici, circuiti elettrici e campi magnetici, fenomeni transitori (Lezione 10 Campo Magnetico e Induttore, Lezione 11 Analisi nel dominio della frequenza e metodo dei fasori, Lezione 12 Fasori e Potenza in alternata).
Modulo 5
Reti elettriche lineari in corrente alternata: regime sinusoidale, circuiti in corrente alternata monofase e sistemi trifase (Lezione 13 Circuiti R, L, C, RL, RC, LC, Lezione 14 circuiti RLC e risonanza, sistemi trifase).
Modulo 6
Macchine elettriche statiche e rotanti: trasformatori, campo magnetico rotante, macchina asincrona, macchina sincrona, macchine a corrente continua, convertitori e azionamenti (Lezione 15 Classificazione macchine e Trasformatori, Lezione 16 Macchine rotanti in CC, Lezione 17 Campo magnetico rotante e Macchine rotanti in CA, Lezione 18 Macchine Sincrone e Asincrone).
Modulo 7
Impianti elettrici: dimensionamento elettrico delle reti di distribuzione, rifasamento, normativa sulla sicurezza elettrica (Lezione 19 Classificazione, Dimensionamento e Rifasamento Linee e Reti, Lezione 20 Dispositivi di protezione e di manovra, normativa sulla sicurezza elettrica, collegamento neutro e terra nelle reti).
Completano il programma:
Modulo 8
Video su attività sperimentale (4 video che descrivono test di elettrotecnica, test del prototipo HOST veicolo a 4 motori ruota sterzanti a 90 ° drive by wire, con 120 kW di super condensatori, 10 kWh di batterie, generatore elettrico, e test di un autobus elettrico con range extender a idrogeno).
Modulo 9 
Contiene una raccolta di più di 100 esercizi svolti divisi in 4 pdf secondo i relativi argomenti (circuiti in corrente continua, circuiti in corrente alternata, macchine/rifasamento/reti ).
 

Attività didattiche

Le attività didattiche si articolano in didattica erogativa e didattica interattiva.
Per quanto riguarda la didattica erogativa, l'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 videolezioni (tenendo conto delle necessità di riascolto da parte dello studente). Ciascuna videolezione esplicita i propri obiettivi e argomenti, ed è corredata da materiale testuale in formato .pdf. Le videolezioni riguardano in particolare sia argomenti di teoria sia numerose applicazioni pratiche sia questionari. Le applicazioni/esercitazioni e i questionari consentono allo studente di ampliare e testare il proprio bagaglio teorico-pratico e altresì di aumentare la capacità di misurare le competenze acquisite.
E’ di centrale importanza per lo studente migliorare la capacità di analisi e di sintesi che si sviluppa durante il corso, sia mediante la teoria che con la pratica, acquisendo il metodo scientifico (astrazione, modello, previsione, verifica sperimentale).
Per quanto riguarda la didattica interattiva, l’insegnamento segue quanto previsto dalle Linee Guida di Ateneo sulla Didattica Interattiva e l'interazione didattica, e propone, per ciascun CFU, 1 ora di Didattica Interattiva dedicata alle seguenti attività: lettura area FAQ, partecipazione ad e-tivity strutturata costituita da attività finalizzate alla restituzione di un feedback formativo e interazioni sincrone dedicate a tale restituzione. Sono a tal proposito previste aule virtuali di due ore che consentono una interazione sincrona con lo studente. In particolare, il docente con le aule virtuali potrà rendicontare agli studenti, attraverso gli esami fatti, i test di verifica ed autovalutazione, quali sono i maggiori punti di sofferenza nella loro preparazione, per poter quindi intervenire su specifiche tematiche con ulteriori spiegazioni ed esercizi pratici.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame si svolge in forma scritta nelle sedi esterne. Nella sede di Roma, dopo una prima parte scritta dell'esame, il docente chiede oralmente la domanda di teoria. La prova ha una durata di 120 minuti e, durante lo svolgimento della stessa è consentito esclusivamente l’uso di una calcolatrice non programmabile. L’esame consiste sia presso la sede di Roma che le altre sedi distaccate in un compito basato sugli esempi ed esercizi presenti nelle lezioni e nelle unità didattiche. La prova in particolare è composta da:
  • 1 domanda di teoria e semplici calcoli (grandezze, leggi, caratteristiche, etc. definite nelle lezioni e calcoli di resistenza/induttanza/capacità in circuiti e tensione/corrente/coppia e numero di giri in macchine elettriche), valutata 10,7 punti).
  • 1 esercizio per la risoluzione di circuiti in corrente continua (sistema di equazioni lineari, del tipo presenti nelle lezioni 7 e 8 per i circuiti in continua, valutato 10,7 punti).
  • 1 esercizio per la risoluzione di circuiti in corrente alternata (studio del circuito nel dominio del tempo presentato nelle lezioni 13 e 14 per i circuiti in alternata, valutato 10,7 punti).
In questo modo lo studente che risponde a tutte e 3 le parti perfettamente può raggiungere la votazione di 30 e lode (i.e. 32,1).
Le 3 parti sono divise in sotto parti con relativi punteggi in modo tale da rendere più imparziale possibile la valutazione del compito (e.g. le domande sono di solito 3-4 domande da 2 a 4 punti l’una; la risoluzione di esercizi prevede sempre prima 2 punti per la corretta individuazione di nodi e rami del circuito e relativo grafo, 3 punti per la scelta del metodo migliore di risoluzione, 3 per la correttezza delle equazioni, 2,7 per la correttezza dei risultati individuata o dal corretto bilanciamento delle potenze, i.e. potenze attive = potenze passive, o dal corretto disegno dei fasori).
Sono altresì previste prove di verifica e di autoverifica intermedie erogate in modalità distance learning che riguardano lo svolgimento di test di autoapprendimento. Sebbene le prove di verifica e di autoverifica intermedie non contribuiscono alla formulazione del giudizio finale e non sono obbligatorie ai fini del sostenimento della prova d’esame, la quale deve essere svolta in presenza dello studente davanti ad apposita Commissione ai sensi dell´art. 11 c.7 lett.e) del DM 270/2004, esse sono da considerarsi altamente consigliate e utili ai fini della preparazione e dello studio individuale. Infatti, la prova finale e le prove di verifica e di autoverifica intermedie consentono nel loro insieme di accertare la capacità di conoscenza e comprensione, la capacità di applicare le competenze acquisite, la capacità di esposizione, la capacità di apprendere e di elaborare soluzioni in autonomia di giudizio (Autonomia di giudizio).

Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente ed ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, è obbligatorio lo studio del seguente testo:

  • Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku, Giambattista Gruosso, Circuiti elettrici, Ed. McGraw-Hill Education (contiene teoria ed esercizi svolti)
Si consiglia anche lo studio dei seguenti testi e siti web:
Per chi avesse lacune di base si consiglia di comprare un libro non universitario di facile lettura e basso costo: G. Conte Corso di elettrotecnica e macchine elettriche, Ed. Hoepli a patto che per il Modulo 7 (Impianti elettrici) e alcuni approfondimenti si faccia riferimento al materiale didattico del docente o ai libri di testo sopra menzionati.

Ricevimento studenti

Previo appuntamento via email e.bocci@unimarconi.it
L'orario di ricevimento in sede a Roma, in via Paolo Emilio 29 è il mercoledì dalle 9:30 alle 10:30 ma si possono concordare differenti date e orari. Difatti, tutti i giorni dal lunedì al venerdì dalle 9 alle 18 gli studenti possono venire al laboratorio di Via Paolo Emilio 29 (attrezzature e biblioteca al piano seminterrato, tel. 0637725341, e uffici al secondo piano, stanza in fondo, tel. 0637725268) per osservare e sperimentare componenti di elettrotecnica (da semplici componenti di circuiti a macchine e impianti: in laboratorio sono presenti resistenze, condensatori, induttanze, alimentatori e banchi resistivi e banchi di accumulatori e di super condensatori, schede millefori, connettori, motori, generatori, trasformatori, strumenti di misura, etc.).