costruzioni elettromeccaniche - Corso di Studio in Ingegneria Elettrica

60306 COSTRUZIONI ELETTROMECCANICHE
Settore scientifico disciplinare: ING-IND /32
Crediti: 9
Obiettivi formativi specifici: Fornire gli elementi sulla morfologia delle apparecchiature elettriche
per bassa, media ed alta tensione. Fornire gli elementi per il dimensionamento preliminare di
macchine elettriche statiche e rotanti.
Contenuti essenziali: Richiami sui principi di funzionamento delle macchine elettriche. Relazioni
dimensionali per le macchine elettriche. Principali aspetti di un progetto. Costanti di macchina per
trasformatori e macchine rotanti.
Generalità sul raffreddamento dei componenti elettromeccanici. Richiami sui modelli matematici
relativi al raffreddamento per irraggiamento, conduzione e convezione. Transitorii termici. Studio
del servizio continuo, di durata limitata ed intermittente. Servizio con carichi variabili.
Morfologia, problemi tecnologici e progettuali dei trasformatori e delle bobine di reattanza.
Generalità sui trasformatori. Tipologia, situazione di mercato, problemi relativi alla sicurezza.
Struttura dei trasformatori a secco ed inglobati in resina. Struttura dei trasformatori in olio. Tipi di
olii isolanti. Criteri di raffreddamento al variare della potenza. Accessori. Morfologia dei nuclei magnetici, nuclei gradinati, lamierini a cristalli orientati. Morfologia degli avvolgimenti, problematiche
relative agli avvolgimenti BT ed a quelli MT e AT. Sistemi di isolamento. Avvolgimenti in foglio, filo
e piattina. Trasposizione dei conduttori. Schema di calcolo del circuito magnetico e degli
avvolgimenti. Calcolo della reattanza di dispersione nel caso di diverse tipologie di avvolgimento.
Comportamento in corto circuito, calcolo degli sforzi elettrodinamici radiali ed assiali.
Determinazione del circuito equivalente, delle perdite e della corrente a vuoto. Perdite addizionali.
Sovratensioni nei componenti e negli impianti e loro classificazione. Circuiti per prove ad impulso.
Tecniche per fronteggiare le sovratensioni nei trasformatori MT e AT. Comportamento degli
avvolgimenti AT dei trasformatori in presenza di sovratensioni ed utilizzo di schermi.
Progetto preliminare di un trasformatore per MT: dimensionamento elettromagnetico e calcoli di
verifica.
Reattanze in aria e con nucleo di materiale ferromagnetico, criteri di impiego e schemi di
dimensionamento.
Scaricatori. Tipologie costruttive. Scaricatori a carburo di silicio e ad ossido di zinco. Criteri di
dimensionamento e di impiego e problemi tecnologici.
Classificazione delle apparecchiature di interruzione e manovra. Tipologia degli interruttori BT, MT,
AT in funzione della tecnica di interruzione dell'arco e del tipo di comando. Morfologia e problemi
tecnologici degli interruttori in aria, sottovuoto, in SF6. Interruttori limitatori. Interruttori con
camere di interruzione in serie con condensatori di ripartizione. Sistemi integrati per MT e AT in
SF6 live e dead tank.
Interruttori di manovra sezionatori.
Sezionatori.
Contattori.
Fusibili. Tipologie e caratteristiche di impiego. Morfologia costruttiva.
Stazioni blindate isolate in SF6. Valutazione di costi e benefici in funzione del costo delle
apparecchiature e dei problemi di impatto ambientale. Morfologia delle stazioni blindate isolate in
SF6. Problemi tecnologici e sistemi di isolamento.
Macchine rotanti. Tipologia e forme costruttive in funzione del principio di funzionamento. Statori e
rotori delle macchine sincrone a poli salienti. Architettura dei gruppi verticali per centrali ad acqua
fluente e gruppi a bulbo. Morfologia dei turboalternatori. Sistemi di raffreddamento ad idrogeno ed
ad acqua demineralizzata. Sistemi di tenuta dell'idrogeno. Classificazione degli avvolgimenti.
Avvolgimenti concentrati, avvolgimenti concentrati distribuiti in cave, avvolgimenti a gabbia, avvolgimenti distribuiti aperti e chiusi su commutatore a lamelle. Sistemi di isolamento per avvolgimenti
a filo, piattina e barre preformate. Sistemi di impregnazione VI, VPI, GVPI e resin reach.
Schema di calcolo per il dimensionamento preliminare di una macchina sincrona in MT a poli
salienti e calcoli di verifica.
Morfologia e dimensionamento delle macchine asincrone, problematiche relative alle armoniche
interne ed esterne. Coppia sincrona e asincrona.
Struttura delle macchine a commutazione e campi di impiego. Contatti striscianti: collettori,
spazzole e porta spazzole, criteri di calcolo e di verifica.
Isolatori di linea, passanti e portanti. Morfologia dei diversi tipi di isolatori. Criteri di impiego e di
funzionamento dei diversi tipi di isolatori e funzione dell'isolamento superficiale e di massa.
Distanza di isolamento e linea di fuga. Dimensionamento di isolatori portanti e passanti. Forma
delle alette. Calcolo degli schermi. Isolatori passanti a condensatore. Determinazione della salinità
di tenuta. Rivestimenti isolanti polimerici.
Morfologia e dimensionamento dei cavi elettrici per MT e AT. Giunzioni e terminazioni per cavi.
Sistemi di gradazione di campo elettrico.
Capacità operative: Conoscere le apparecchiature ed i componenti elettrici sia dal punto di vista
morfologico sia da quello funzionale. Saper impostare il dimensionamento di massima di macchine
elettriche statiche e rotanti.
Tipologia delle attività didattiche e loro articolazione: 60 ore di lezione in aula, 30 ore di
esercitazioni numeriche in aula.
Tipologia e modalità delle prove di verifica: Prova orale.
Propedeuticità: Conoscenze di Campi elettrici e magnetici, Macchine Elettriche
Riferimenti bibliografici:
Appunti del Corso
Costruzione delle Maccchine Elettriche, Giovanni Someda, editore Patron
Costruzioni Elettromeccaniche, Enrico di Pierro, editore Siderea
Design of Rotating Electrical Machines, Juha Pyrhonen, Tapani Jokinen, Valeria Hrabovova, editore
Wiley
Norme IEC

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