Lezioni, Principi di Ingegneria Elettrica

Principi di ingegneria elettrica

Indice per argomenti

• Sistema elettrico 3
• Bipoli ideali 5
• Leggi e teoremi per reti semplici 7
• Regime sinusoidale 12
• Potenze in regime sinusoidale 15
• Sistema trifase 19
• Transitorio 26
• Reti magnetiche 29
• Trasformatore 37
• Macchina lineare elementare (cenni) 45

Sistema elettrico

dW_e lavoro elettrico considerato positivo se entrante. Altri contributi possono essere chimici, meccanici, ... Sistema per immagazzinare energia (dielettrica magnetica) = -dU calore perso è irreversibile (dSθ). Da un bilancio energetico notiamo che -dU = [∫_sedW_e + ∫_smdW_m - ∫_sdU - ∫_adS] = ∫_dW - dSθδU sistema interagente. Questi scambi li identifichiamo in termini di dipoli elettrici.

Ai morsetti (al polo elettrico) misuriamo due grandezze: tensione e corrente.

Corrente

Se un flusso di carica elettrica attraversa una superficie in un intervallo di tempo:
i = Δq/Δt corrente media. Ampere: A = C/s
i = lim_Δt→0Δq/Δt = dq/dt = corrente istantanea
Strumento per misurare corrente: amperometro, verso di entrata della corrente per la lettura.

Tensione

Potenziale elettrico = energia per unità di carica = We/q. Tensione V_AB = ΔWe_AB/q = [V_usc-V_entr] = [J/C].
v = dWe/dq → dipende solo dal punto iniziale e quello finale.
La tensione ha verso opposto quello della corrente. V_AB > V_B - V_A = -ΔV_AB = -V_AB → se mi muovo da punto a minor potenziale a uno a maggior potenziale.

Voltimetro

Potenza

P = dWe/dt = V_cdt/dt = V·I = [W=J/s] = [V][A] (P_e).
"Lavoro generato elettricamente" per capire come approssimazioni, che segni per determinare le potenze (positive o negative).

Convenzione utilizzatori

Indica potenze assorbite. Se > 0 la potenza è assorbita. Se più di 0 la potenza è generata.
La convenzione un ciclo come attraversare gli strumenti (o comunque come considerarne direzione) per determinare se la potenza è assorbita o generata.

Convenzione dei generatori

Indica la potenza generata. Se > 0 la potenza è generata. Se più di 0 la potenza è assorbita.
Praticamente se calcolando la potenza ottengo un valore positivo vuol dire che il dispositivo si sta comportando secondo convenzione utilizzata, e altrimenti vuol dire che andrà essere usato un generatore o viceversa.

Watimetro

Bipoli ideali

1. Resistore

R = resistenza

1. VI

1. Siemens

1. ∫

Induttore

L = induttanza [H]

1. L =

1. dt∫Vit -

Condensatore

⁺—^- C = capacità [F]
i = C dv/dt
V = cost ⇒ dv/dt = 0 ⇒ i = 0 ⇒ circuito aperto.

Generatore ideale di tensione

⁺—^- V_g
V = V_g