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ELETTROTECNICA
REGGIO DI CALABRIA
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
L’insegnamento di Macchine elettriche e azionamenti per l’industria meccanica ha l’obiettivo di fornire allo studente solide conoscenze sui principi dell’elettrotecnica e sui sistemi elettrici industriali (A09), applicate allo studio, alla modellazione e all’impiego delle macchine elettriche nei contesti produttivi. Il corso sviluppa la capacità di applicare metodi, tecniche e strumenti dell’ingegneria industriale alla risoluzione di problemi tecnici (B05), anche attraverso l’utilizzo di tecnologie aggiornate (B11), integrando competenze provenienti da ambiti disciplinari diversi, quali elettrotecnica, meccanica e automazione (C05). L’insegnamento mira inoltre a sviluppare capacità di apprendimento autonomo (E01) e di approfondimento interdisciplinare (E02), favorendo l’aggiornamento continuo su metodi e strumenti dell’ingegneria (E03), nonché la capacità di interazione con specialisti di diversi settori (E04) e di lavoro in gruppo con spirito critico (E05).
Conoscenza e capacità di comprensione:
Lo studente acquisisce conoscenze sui principi di funzionamento delle macchine elettriche e degli azionamenti industriali, con particolare riferimento ai sistemi elettrici industriali (A09). Comprende il legame tra grandezze elettriche e meccaniche, le caratteristiche operative dei principali sistemi di conversione elettromeccanica e il loro ruolo nei processi produttivi, sviluppando la capacità di integrare conoscenze provenienti da diversi ambiti disciplinari (C05).
Conoscenza e capacità di comprensione applicate:
Lo studente è in grado di applicare metodi e strumenti dell’ingegneria industriale (B05) e tecnologie aggiornate (B11) per analizzare il funzionamento delle macchine elettriche e degli azionamenti in contesti industriali. È capace di modellare sistemi elettromeccanici, interpretarne il comportamento in relazione ai carichi meccanici e individuare soluzioni tecniche per il dimensionamento e l’impiego negli impianti produttivi, integrando conoscenze interdisciplinari (C05).
Autonomia di giudizio:
Lo studente sviluppa la capacità di valutare criticamente il comportamento delle macchine elettriche e degli azionamenti nei diversi contesti industriali, scegliendo in autonomia le soluzioni più appropriate in funzione dei requisiti di esercizio. Tale competenza si basa sull’applicazione consapevole di metodi ingegneristici (B05), sull’uso di strumenti aggiornati (B11) e sulla capacità di confronto critico e lavoro in gruppo (E05), anche interagendo con specialisti di altri settori (E04).
Abilità comunicative:
Lo studente acquisisce la capacità di esporre in forma orale contenuti tecnici (D02) in modo chiaro e rigoroso, utilizzando un linguaggio tecnico appropriato (D05). È in grado di comunicare risultati di analisi relativi a sistemi elettrici e applicazioni industriali, anche in contesti interdisciplinari, favorendo l’interazione con figure professionali diverse (E04).
Capacità di apprendere:
Lo studente sviluppa capacità di apprendimento autonomo (E01), approfondendo tematiche ingegneristiche anche in ambiti interdisciplinari (E02). È in grado di aggiornarsi su metodi, tecniche e strumenti dell’ingegneria (E03), adattando le proprie conoscenze a diversi contesti applicativi e partecipando attivamente a contesti di lavoro collaborativo e confronto critico (E05).
Metodi didattici
Verifica Apprendimento
Prova orale
Modalità di accertamento e valutazione
Le modalità di verifica dell’apprendimento prevedono valutazioni con voti da 18 a 30, che riflettono il livello di competenze maturate dallo studente in relazione agli argomenti del corso, con particolare riferimento alla comprensione dei principi di funzionamento delle macchine elettriche, all’analisi degli azionamenti e alla loro applicazione nei sistemi industriali.
Voto 18: Lo studente dimostra una conoscenza minima e frammentaria dei concetti fondamentali relativi alle macchine elettriche e agli azionamenti. È in grado di affrontare semplici problemi su circuiti in regime sinusoidale e di riconoscere gli elementi base di un sistema di azionamento, ma presenta difficoltà nell’interpretazione delle caratteristiche delle macchine e del loro accoppiamento con il carico.
Voto 19-20: Lo studente possiede una conoscenza di base più stabile degli argomenti del corso, comprendendo i principi fondamentali delle macchine elettriche e degli azionamenti. Riesce a risolvere semplici esercizi su modelli circuitali e grandezze elettriche, ma con limitata autonomia nell’analisi del comportamento delle macchine e dei sistemi di azionamento.
Voto 21-22: Lo studente dimostra una conoscenza adeguata dei principali argomenti, tra cui conversione elettromeccanica dell’energia, macchine in corrente continua e asincrone. È in grado di risolvere problemi semplici e di interpretare le caratteristiche meccaniche delle macchine, pur con limitata capacità di collegamento con le applicazioni industriali.
Voto 23-24: Lo studente evidenzia una buona padronanza dei concetti teorici e dei modelli delle macchine elettriche. È in grado di analizzare il funzionamento di macchine asincrone e sincrone, di valutare le prestazioni energetiche e di interpretare il comportamento di un azionamento in relazione al carico meccanico, mostrando una discreta autonomia.
Voto 25-26: Lo studente possiede competenze teoriche solide e capacità di applicazione ai sistemi di azionamento. È in grado di analizzare e dimensionare in modo corretto un azionamento elettrico, valutando caratteristiche della macchina, condizioni di funzionamento, accoppiamento motore-carico ed aspetti energetici, con buona capacità di interpretazione dei risultati.
Voto 27-28: Lo studente dimostra una conoscenza approfondita degli argomenti del corso, inclusi controllo degli azionamenti, macchine sincrone e servomotori. È in grado di affrontare problemi complessi, analizzando in modo integrato sistema elettrico e sistema meccanico, e di valutare le prestazioni in termini di efficienza, dinamica e affidabilità.
Voto 29: Lo studente evidenzia una padronanza completa e critica degli argomenti, con elevata capacità di analisi e sintesi. È in grado di modellare e interpretare sistemi di azionamento complessi, valutando in modo autonomo le soluzioni progettuali e le implicazioni applicative nei contesti industriali.
Voto 30: Lo studente dimostra una conoscenza completa, approfondita e sistematica di tutti i contenuti del corso. È in grado di analizzare, dimensionare e gestire sistemi di azionamento elettrico in ambito industriale, integrando aspetti elettrici e meccanici, con piena autonomia di giudizio e capacità di proporre soluzioni efficaci e coerenti con i requisiti di prestazione ed efficienza energetica.
Testi
1) F. De Fiandre, M. Castilla, B.D. Bonatto - Basic Tutorial on Simulation of Microgrids Control Using MatLab & Simulink Software - Springer.
2) M. Rahmani-Andebili - Design, Control and Operation of Microgrids in Smart Grids - Springer.
3) Materiale didattico fornito dal docente.
Contenuti
L’insegnamento introduce e sviluppa i principi, i modelli e le applicazioni delle macchine elettriche e degli azionamenti elettrici con particolare riferimento all’industria meccanica e ai sistemi produttivi. In tale contesto, vengono analizzati il ruolo degli azionamenti elettrici nei processi industriali, la loro struttura e le principali componenti, nonché l’interazione tra sistema elettrico e sistema meccanico. Particolare attenzione è rivolta alle tipologie di carichi meccanici tipici dell’industria e ai requisiti funzionali richiesti agli azionamenti nelle diverse applicazioni. L’insegnamento prevede il richiamo e l’approfondimento dei fondamenti di elettrotecnica utili alla comprensione dei sistemi trattati, includendo lo studio delle grandezze elettriche in regime sinusoidale, delle potenze elettriche e del rifasamento, nonché dei modelli circuitali e magnetici e dei parametri caratteristici delle macchine elettriche. Sono affrontati i principi della conversione elettromeccanica dell’energia, con riferimento ai fenomeni di generazione della coppia elettromagnetica, al comportamento dei materiali ferromagnetici e alle relazioni tra grandezze elettriche e meccaniche, anche in condizioni non lineari. L’insegnamento tratta le principali tipologie di macchine elettriche impiegate nei sistemi industriali, quali trasformatori, macchine in corrente continua, macchine asincrone e sincrone, nonché servomotori, analizzandone in modo integrato principi di funzionamento, caratteristiche operative e modelli di riferimento, anche in relazione ai sistemi di alimentazione. Sono inoltre sviluppati i concetti fondamentali del controllo degli azionamenti elettrici, considerando diverse strategie di regolazione e i principali aspetti dinamici connessi al controllo di velocità, coppia e posizione, con particolare attenzione all’interazione con i sistemi meccanici. Una parte rilevante dell’insegnamento è dedicata ai criteri di scelta e dimensionamento degli azionamenti per applicazioni nell’industria meccanica, considerando le caratteristiche dei carichi, i cicli di lavoro e i transitori di funzionamento, nonché le principali applicazioni nei sistemi produttivi. Sono infine trattati aspetti legati alle prestazioni energetiche, all’esercizio e alla manutenzione delle macchine elettriche e degli azionamenti, con riferimento a rendimento, perdite, comportamento termico, affidabilità e gestione energetica degli impianti. L’insegnamento considera inoltre l’integrazione degli azionamenti nei sistemi industriali e nei processi di automazione, includendo elementi di monitoraggio, gestione operativa e innovazione tecnologica. I contenuti potranno essere modulati e aggiornati dal docente in funzione dell’evoluzione tecnologica del settore, delle specifiche esigenze formative e del contesto applicativo dell’ingegneria meccanica, garantendo coerenza con gli obiettivi formativi del corso.