Appunti di Elementi di Elettrotecnica e Impianti Elettrici (parte 1)

Elementi di elettrotecnica e impianti elettrici

Esame elementi di elettrotecnica e impianti elettrici

Elementi di elettrotecnica e impianti elettrici (3 CFU)

• Reti elettriche in regime stazionario
• Reti elettriche in regime periodico sinusoidale
• Reti trifase
• Doppi bipoli

Impianti elettrici (6 CFU)

• 1 esercizio impianti elettrici

Esame

• 1 esercizio elettrotecnico
• 1 esercizio impianti elettrici
• Esame orale - 1 domanda su impianti elettrici

Elettrotecnica

Reti elettriche in regime stazionario

Teoria dei circuiti a costanti concentrate. Consideriamo un dominio con dimensione massima D. λ = c/f = cT. Lunghezza d'onda = Periodo spaziale. La lunghezza d'onda deve essere superiore alle dimensioni più grandi del dominio. Partendo dalla teoria dei circuiti frequenza industriale → > 50 Hz.

Modello a parametri concentrati:

• Bipolo elettrico
• Primo morsetto
• Secondo morsetto

Teoria dei circuiti è basata su:

• Leggi di Kirchoff
• Equazioni costitutive

Bipolo elettrico

Un circuito elettrico è dato dall'interconnessione di un numero arbitrario di elementi. Il bipolo elettrico è costituito da una frontiera e due morsetti. Per la corrente, si sceglie un verso di riferimento.

Corrente elettrica

La corrente elettrica di conduzione è la quantità di carica che attraversa una superficie nell'unità di tempo. i = Δq/Δt. i(t) = lim Δt→0 Δq/Δt = dq/dt.

Amperometro

È uno strumento di misura della corrente, con resistenza in serie molto bassa.

Legge di Kirchoff della corrente (LKC)

Nodo - È un punto cui afferiscono almeno 3 lati. LKC - La somma algebrica delle correnti attraverso una superficie chiusa qualunque è identicamente nulla. La LKC è conseguenza del principio di conservazione della carica. Σi = 0.

Tensione elettrica

La tensione [V] è la grandezza fisica collegata alla forza che spinge le cariche elettriche. La tensione rappresenta il lavoro fatto per portare una carica unitaria dal punto A al punto B. V_AB = L_AB/q = V_A - V_B.

Voltmetro

Strumento utilizzato per misurare la tensione. Si inserisce in parallelo.

Legge di Kirchoff delle tensioni (LKT)

LKT - La somma algebrica delle tensioni orientatamente misurate lungo un percorso chiuso qualunque è identicamente nulla. ΣV = 0. La LKT esprime il carattere conservativo del campo elettrico. E = F/q. ∫E・d_l = 0. rot E = 0.

Le due leggi di Kirchoff sono leggi topologiche. Grafo.

Potenza elettrica

Il prodotto della tensione per la corrente: P(t) = V(t) * i(t).

Convenzioni

Convenzione utilizzatori: Se V e i hanno versi coordinati. Convenzione generatori: Il verso di riferimento.

Potenza:

• Assorbita: Una potenza entrante positiva
• Ceduta o erogata: Una potenza uscente positiva

Convenzione utilizzatori: Il verso di riferimento della corrente entra dal morsetto indicato dalla freccia della tensione. Versi di V e i: Coordinati. Il verso della potenza p(t) = v(t).i(t) è entrante ed è una potenza utilizzata.

Convenzione generatori: Il verso di riferimento della corrente esce dal morsetto indicato dalla freccia della tensione. Versi di V e i: Non coordinati. Il verso della potenza p(t) = v(t).i(t) è uscente ed è una potenza generata.

Convenzione "positiva" utilizzatori: i e V hanno versi opposti. Convenzione "positiva" generatori: i e V hanno lo stesso verso.

Leggi costitutive di bipoli elementari

V = (I), I = (V). Le leggi costitutive del bipolo permettono di definire la tipologia dell'elemento virtuale che si sta considerando.

Generatore ideale di tensione

• Legge costitutiva: V = E
• I quadrante: P spontaneo > 0
• II quadrante: P spontaneo < 0

Generatore ideale di corrente

• Legge costitutiva: I = I₀
• I quadrante: P spontaneo > 0
• II quadrante: P spontaneo < 0

Resistore lineare

• V = RI
• I = 1/R V
• P = VI
• P = RI²
• P = G V²

Resistore non lineare

V_A - V = R(i) I.

Corto circuito ideale (importante)