Ritratto di Salvatore.Celozzi@uniroma1.it

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Insegnamento Codice Anno Corso - Frequentare Bacheca
ELETTROTECNICA I 1021957 2023/2024

Elettrotecnica I

(Corso di Laurea in Ingegneria dell'Energia Elettrica)

9 cfu

 

Il campo elettrico stazionario. Le equazioni di Maxwell in regime statico o quasi-statico. Il campo elettrico: forze di Coulomb, potenziale e campo elettrico, energia elettrostatica. Capacità. I dielettrici: polarizzazione e rigidità dielettrica. Caratteristiche dei materiali isolanti. Legge di Gauss. Equazioni di Poisson e di Laplace. Esempi di campi elettrici in configurazioni canoniche. Leggi di rifrazione del campo elettrico in presenza di una superficie di separazione piana. Metodo delle immagini elettriche per superfici di separazione piane o cilindriche. Il condensatore. Energia associata al campo elettrico. Collegamento di condensatori. Cilindri coassiali. Conduttore cilindrico carico uniformemente. Linea bifilare. Conduttore sul terreno. Capacità parziali di una linea multiconduttore sul terreno. Capacità parziali del cavo tripolare. Effetto della fune di guardia nelle linee aeree.

Campo di corrente. Resistività dei materiali. Legge di Ohm. Campo di corrente in un mezzo omogeneo: sfera, sorgente filiforme di dimensioni finite. Resistività in funzione della temperatura. Principio di continuità della corrente. Resistenza di isolamento. Collegamento di resistori. Potenza. Leggi di Kirchhoff. Elettrodi nel terreno: sfera, semisfera, sbarra cilindrica. Dispersori di terra, tensione di passo.

Il campo magnetico stazionario. Campo magnetico. Legge di Biot-Savart. Forza di Laplace. Legge di circuitazione per il campo magnetico. L’induzione magnetica nei materiali non ferromagnetici. La divergenza di B e il flusso del vettore induzione. Il metodo delle immagini. Forza magnetomotrice. Forza elettromotrice in presenza di induzione magnetica. Seconda equazione di Maxwell. Energia associata al campo magnetico. Fenomeni di induzione magnetica. Spira rotante in un campo di induzione magnetica. Energia magnetica associata a circuiti filiformi. Polarizzazione magnetica. Dia-, para- e ferro-magnetismo. Ciclo di isteresi. Materiali magnetici dolci, duri, amorfi. Magneti permanenti. Circuiti magnetici. Analogie e differenze rispetto ai circuiti elettrici. Reti magnetiche. Induttanze proprie e mutue di circuiti filiformi accoppiati. Relazioni tra L e M. Energia magnetica in funzione di L, M. Induttanza di una bobina su un nucleo. Induttanza di una linea bifilare: induttanza interna ed esterna. Forze in funzione della induttanza, forza su linea bifilare, su nucleo ferromagnetico, su elettromagnete con ancora mobile.

Il campo elettromagnetico. Equazioni fondamentali. Teorema di Poynting: bilancio delle potenze. Esempio di un conduttore di lunghezza finita.

Analisi dei circuiti a costanti concentrate.

Regime continuo. Legge di Ohm generalizzata. Convenzione dei generatori e degli utilizzatori. Equazioni per le tensioni di maglia. Caratteristica esterna dei bipoli attivi generatore di forza elettromotrice e di corrente. Adattamento del carico. Resistenza equivalente (o d’ingresso) di una rete passiva. Trasformazione di bipoli attivi. Trasformazione di reti passive a tre terminali. Teorema di Tellegen, potenze virtuali. T. di sovrapposizione degli effetti. Teorema di compensazione. T. di reciprocità. Teoremi di Thévenin e di Norton. Grafo, albero e coalbero di una rete elettrica. Analisi di una rete mediante le leggi di Kirchhoff. Il metodo dei potenziali nodali. Il metodo delle correnti di maglia. I generatori controllati.

Regime periodico sinusoidale. Grandezze in regime periodico sinusoidale, definizioni. Metodo simbolico: operazioni algebriche, integrale, derivata di f. sinusoidali. Potenze in regime periodico sinusoidale: istantanea, attiva, reattiva, apparente. Operatori di impedenza e di ammettenza. Potenza complessa. Potenze nei componenti ideali resistivi, capacitivi, induttivi. Bipoli resistivo-capacitivo e resistivo induttivo serie e parallelo. Circuito R-L-C serie e parallelo. Risonanza. Leggi di Kirchhoff e teorema di Kennelly-Steinmetz. Teorema di Boucherot. Circuiti con lati mutuamente accoppiati. Metodo delle maglie senza lati mutuamente accoppiati, senza o con generatori di corrente non trasformabili. Metodo delle maglie con lati mutuamente accoppiati. Metodo dei potenziali nodali senza o con generatori di f.e.m. non trasformabili. Rifasamento. Doppi bipoli, matrice di trasferimento e relazione di reciprocità. Collegamento in cascata di doppi bipoli. Determinazione delle costanti ausiliarie di un doppio bipolo. Prove a vuoto e in corto circuito, circuiti equivalenti ai morsetti esterni. Trasformatore ideale e circuito equivalente. Doppio bipolo chiuso su impedenza. Impedenza immagine, iterativa, caratteristica. Coefficiente di trasmissione di un doppio bipolo. Catena omogenea di doppi bipoli. Introduzione al regime periodico non sinusoidale: metodi di analisi e definizione delle potenze principali.

Sistemi trifase. Generazione di una terna simmetrica di f.e.m., proprietà e definizioni in un sistema trifase. Carico equilibrato a stella o a triangolo. Circuito equivalente monofase. Carichi squilibrati a stella (con o senza neutro) o a triangolo. Potenza nei sistemi trifase. Rifasamento. Inserzione Aron.

Cenni sul regime periodico non sinusoidale. Metodi di analisi. Definizione di potenza attiva e potenza apparente. Filtri del I ordine.

Analisi dei circuiti a parametri distribuiti. Limiti della formulazione a costanti concentrate. Ipotesi alla base delle equazioni dei telegrafisti. Soluzione delle equazioni. Lunghezza d’onda. Onde stazionarie. Linea chiusa su impedenza, impedenza d’ingresso. Condizione di adattamento. Propagazione unidirezionale. Condizione di non distorsione. Linea a vuoto o in corto circuito. Circuito equivalente secondo Thévenin o Norton di una linea. Potenze in un circuito a costanti distribuite. Circuito equivalente di una linea. Linea non dissipativa. Linea elettricamente corta. Caduta di tensione nell’ipotesi di linea elettricamente corta.

 

Testo consigliato:                      M. D’Amore, Elettrotecnica (2 volumi), ed. Siderea

Esercizi:                                    Raccolta degli esercizi di esame distribuita ad inizio del corso

ELETTROTECNICA II 1015387 2023/2024

Programma di Elettrotecnica II (LM in Ing. dell'Energia Elettrica)

9 cfu

 

I circuiti magnetici in mezzi lineari

Grandezze fondamentali: flusso del vettore induzione magnetica, tensione magnetica, forza magnetomotrice, sorgenti di flusso, riluttanza, permeanza.

Leggi fondamentali: legami topologici, legame costitutivo (legge di Hopkinson-Rowland).

Analogie e differenze rispetto ai circuiti elettrici. Limiti del modello circuitale.

Metodi di analisi in regime stazionario. Estensione al regime periodico sinusoidale.

Cenni sui circuiti magnetici in mezzi non lineari.

 

I circuiti elettrici a parametri concentrati in regime periodico sinusoidale

Rappresentazioni delle reti a due porte passive lineari: matrice di trasmissione diretta e inversa, matrici delle ammettenze e delle impedenze, matrici con parametri ibridi, parametri di scattering.

Rappresentazione di circuiti lineari ad n porte passivi o attivi.

Metodi di analisi delle reti in presenza di generatori controllati, reti ad n porte lineari, induttori lineari mutuamente accoppiati e corto-circuiti: metodo degli anelli, delle maglie, dei potenziali nodali, del tableau.

 

Modelli e metodi analisi di circuiti a parametri distribuiti

Parametri per unità di lunghezza di linee: impedenza interna per l’effetto pelle nei conduttori cilindrici, induttanze parziali, apparenti, oblique e di servizio in linee polifase.

Analisi di linee multiconduttore mediante l’analisi modale in regime periodico sinusoidale.

 

Analisi nel dominio del tempo di circuiti a parametri distribuiti senza perdite mediante le onde viaggianti. Onde progressive e regressive: riflessioni e rifrazioni alle terminazioni di tipo resistivo, induttivo o capacitivo. Diagramma a traliccio. Comportamento in presenza di perdite di potenza di piccola entità.

 

Metodo delle componenti simmetriche di Fortescue per i sistemi trifase

 

Analisi dei circuiti a parametri concentrati in regime periodico

Trasformata di Fourier: proprietà e teoremi. Trasformata discreta.

Definizioni di potenze secondo la normativa internazionale.

Comportamento non ideale dei componenti reali.

Analisi di filtri R-L-C del secondo ordine: funzioni di trasferimento e diagramma di Bode di filtri passa-basso, passa-alto, passa-banda, elimina-banda. Effetto del carico e della resistenza equivalente della sorgente sulle prestazioni del filtro. Cenni sui filtri di ordine superiore.

 

Metodi di analisi delle reti lineari a costanti concentrate, nel dominio del tempo

Trasformata di Laplace: proprietà e teoremi. Risposta con stato zero, evoluzione libera. Poli multipli, cancellazione polo-zero. Antitrasformazione di funzioni razionali fratte proprie e improprie.

 

Cenni sui circuiti non lineari e metodi di analisi

Metodo delle variabili di stato in reti non degeneri.

 

Cenni sui materiali speciali

 

Campo elettromagnetico in regime sinusoidale

Correnti parassite in conduttori massicci di sezione circolare o rettangolare “sottile” investiti da induzione magnetica periodica in direzione normale alle sezioni. Distorsione della corrente in un reattore saturabile alimentato da tensione sinusoidale. Cenni sull’equazione delle onde elettromagnetiche e sulle onde piane.

 

Testi di riferimento                          S. Celozzi, G. Lovat         Lezioni di Elettrotecnica II, ed. Esculapio, 2016

 

                                                       M. D’Amore                      Elettrotecnica, vol. II

 

Per approfondimenti                      Adler, Chu, Fano             Electromagnetic energy transmission and radiation

 

Esercizi                                          Raccolta degli esercizi di esame distribuita all’inizio del corso

MEDICINA DI LABORATORIO E TECNOLOGIE AVANZATE 10595365 2023/2024

Principi di Ingegneria Elettrica

(Corso di Laurea in Medicina HT)

Modulo di 2 cfu nell’ambito del Corso di Medicina di Laboratorio

 

Circuiti in regime stazionario. Dalle equazioni di Maxwell alle leggi di Kirchhoff. Caratteristiche e legami costitutivi dei componenti fondamentali: generatore di forza elettromotrice ideale, generatore di corrente ideale, resistore ideale; i quattro tipi di generatori controllati. Legge di Ohm generalizzata. Potenza convertita da un carico elettrico, potenza erogata (convertita) da un generatore. Convenzioni dei generatori e degli utilizzatori. Caratteristica esterna dei bipoli attivi reali: generatore di forza elettromotrice reale e di corrente reale. Trasformazione di un generatore reale di f.e.m in uno reale di corrente o viceversa. Adattamento del carico ad una sorgente per il massimo prelievo di potenza. Resistenza equivalente (o d’ingresso) di una rete passiva. Teorema di Tellegen (t. di conservazione delle potenze). Teorema di sovrapposizione degli effetti. Teoremi di Thévenin e di Norton. Analisi di una rete in regime stazionario mediante il metodo dei potenziali nodali. Il metodo delle correnti di maglia.

Circuiti in regime sinusoidale. Il condensatore e il suo legame costitutivo. L’induttore e il suo legame costitutivo. Il metodo simbolico per la soluzione delle equazioni integro-differenziali dei circuiti in regime sinusoidale: operazioni algebriche, integrale, derivata di f. sinusoidali (con richiami sull’algebra in campo complesso). Grandezze in regime periodico sinusoidale, definizioni. Leggi di Kirchhoff. Potenze in regime periodico sinusoidale: istantanea, attiva, reattiva, apparente. Operatori di impedenza e di ammettenza. Potenza complessa. Potenze nei componenti ideali resistivi, capacitivi, induttivi. Bipoli resistivo-capacitivo e resistivo induttivo serie. Circuito R-L-C serie e il fenomeno della risonanza. Circuiti con lati mutuamente accoppiati. Metodo delle maglie. Metodo dei potenziali nodali. Doppi bipoli: legami costitutivi e relazione di reciprocità (senza dimostrazione). Collegamento in cascata di doppi bipoli. Determinazione delle costanti ausiliarie di un doppio bipolo. Prove a vuoto e in corto circuito. Trasformatore ideale e circuito equivalente. Proprietà del trasformatore ideale. Cenni sul passaggio dal trasformatore ideale a quello reale.

 

Testo consigliato:                      S. Celozzi, Note di Elettrotecnica, ed. Esculapio

Esercizi:                                   Raccolta di esercizi di esame distribuita ad inizio del corso

ELETTROTECNICA II 1015387 2022/2023
ELETTROTECNICA I 1021957 2022/2023
MEDICINA DI LABORATORIO E TECNOLOGIE AVANZATE 10595365 2022/2023
ELETTROTECNICA I 1021957 2021/2022
ELETTROTECNICA II 1015387 2021/2022
ELETTROTECNICA II 1015387 2021/2022
ELETTROTECNICA II 1015387 2020/2021
ELETTROTECNICA I 1021957 2020/2021
ELETTROTECNICA II 1015387 2020/2021
ELETTROTECNICA I 1021957 2019/2020
ELETTROTECNICA II 1015387 2019/2020
ELETTROTECNICA 1017399 2018/2019
ELETTROTECNICA II 1015387 2018/2019
ELETTROTECNICA I 1021957 2018/2019
ELETTROTECNICA I 1021957 2017/2018
ELETTROTECNICA II 1015387 2017/2018
ELETTROTECNICA 1017399 2017/2018
ELETTROTECNICA II 1015387 2016/2017
ELETTROTECNICA 1017399 2016/2017
ELETTROTECNICA I 1021957 2016/2017

L'orario di ricevimento è diverso nei due semestri per adeguarlo all'orario delle lezioni degli allievi e del docente, impegnato in entrambi i periodi didattici.

Nel II semestre AA 2022-23:

Giovedì 12-13, Ing. Elettrotecnica, Elettrotecnica II a SPV
Martedì 10-11, Ing. Elettrotecnica, Elettrotecnica I in aula 9 in via del Castro Laurenziano

Per giorni o orari differenti si può contattare il docente.

https://sites.google.com/a/uniroma1.it/salvatorecelozzi/

Salvatore Celozzi is Full Professor of Electrical Engineering in the Electrical Engineering Division of the DIAEE Department of the University of Rome La Sapienza .
He teaches the courses of Elettrotecnica I (L) and Elettrotecnica II (LM) in the Electrical Eng. curricula.
He has published more than 150 papers in international journals or conference proceedings, mainly in the fields of electromagnetic shielding and transmission lines analysis.
He has won the Best Paper Award in 1997 at the International Symposium on High Voltage Engineering (Montreal, Canada) and in 1998 and in 2011 at the IEEE Int. Symposia on Electromagnetic Compatibility.
His current research interests include transmission lines, electromagnetic compatibility, meta- and piezo-materials, and numerical solutions of Maxwell s equations. Prof. Celozzi served as Associate Editor of the IEEE TRANSACTIONS ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (1995-2000 and 2016-currently), as Reviewer for a number of Journals and Conferences and authored two book on Electromagnetic Shielding for Wiley in 2008 and 2022, respectively.