Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Emanuele PRINCIPI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM09] INGEGNERIA MECCANICA (Curriculum: MECCATRONICA) Master Degree (2 years) - [IM09] MECHANICAL ENGINEERING (Curriculum: MECCATRONICA)
Dipartimento: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze MatematicheDepartment: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2023-2024
Anno regolamentoAnno regolamento: 2022-2023
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: C - Affine/Integrativa
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/31 - ELETTROTECNICA
Italiano
Italian
Conoscenze di Elettrotecnica, conoscenze di base di Elettronica, Automazione, software Matlab/Simulink, Python
Electrical Engineering, Basic knowledge of Electronics, Control theory, Matlab/Simulink, Python
Il corso comprende lezioni di teoria (56 ore) ed esercitazioni pratiche (16 ore) durante le quali verranno illustrati esempi di modellizzazione di macchine elettriche e di dimensionamento e verifica di azionamenti elettrici, anche in ambiente Matlab/Simulink.
Lezione di teoria: 56 ore
Esercitazioni e laboratorio: 16 ore
The course includes theory lessons (56 hours) and practical exercises (16 hours) during which examples of modeling of electrical machines and design and verification of electrical drives will be illustrated. The Matlab/Simulink environment will be used in some examples.
Theory lesson: 56 hours
Exercises and laboratory: 16 hours
L'insegnamento mira a far conoscere e comprendere i concetti fondamentali delle macchine elettriche e degli azionamenti elettrici impiegati nel campo dell'automazione industriale. Verranno acquisite le conoscenze delle tipologie di macchine elettriche ed azionamenti elettrici più utilizzati nel campo dell'automazione industriale, dei loro principi di funzionamento e delle strategie per la loro gestione e controllo.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Lo studente dovrà saper scegliere e dimensionare i dispositivi elettrici per l’azionamento adeguato alla tipologia di un certo problema meccanico, con particolare riferimento agli scenari applicativi dell’automazione industriale. Il raggiungimento di tale obiettivo si esprimerà attraverso: 1) la capacità di usare gli strumenti circuitali dell’elettrotecnica per
comprendere il funzionamento delle macchine elettriche e degli azionamenti elettrici; 2) capacità di selezionare la tipologia dell’azionamento elettrico nelle applicazioni tipiche dell’automazione industriale; 3) la capacità di scegliere e dimensionare i dispositivi elettrici (come macchine elettriche rotanti e convertitori) necessari per la realizzazione dell’azionamento elettrico in questione; 4) la capacità di valutare il funzionamento dell’azionamento e di applicare delle eventuali azioni correttive al progetto.
Competenze trasversali.
Lo studente svilupperà in generale anche le seguenti competenze trasversali: capacità di utilizzare strumenti matematici adeguati con finalità pratiche, capacità di analizzare macchine ed azionamenti relativi a contesti applicativi di reale interesse. L’esecuzione in un tempo stabilito di esercizi di dimensionamento e progettazione di macchine ed azionamenti elettrici non guidati contribuirà a migliorare il grado di autovalutazione e la capacità di gestire la soluzione di un problema concreto con limiti temporali.
The course aims to increase the understanding of the main concepts related to electrical machines and drives employed in the field of industrial automation. The knowledge of the different types of rotating electrical machines, static/dynamical converters, and electrical drives, with a special focus on those most used in industrial automation applications. will be acquired by the student. Moreover, the knowledge of the working principles of these machines and the strategies for their management and control will be acquired as well.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The student will be able to select and size the electrical devices for a certain electrical drive suitable for a specific mechanical problem, with a special focus on the industrial automation applicative scenarios. The achievement of this objective will be expressed through: 1) the ability to use the circuital models and tools of electrical engineering to understand the working principles of electrical machines and drives; 2) the ability to select the typology of electrical drive for specific industrial automation applications; 3) the ability to select and size the electrical devices (such as rotating electrical machines and converters) composing the electrical drive under study; 4) the ability to evaluate the behavior of the designed drive and to apply eventual correcting actions.
Transversal Skills.
In general, the student will also develop the following transversal skills: the ability to use suitable mathematical tools for practical aims, the ability to analyze electrical machines and drives related to applicative contexts of real interest. The autonomous solution of exercises focused on sizing and designing specific electrical drives for well-defined application problems will contribute to improving the autonomy of self-evaluation and the ability to handle the problem-solving issue with temporal constraints.
- Introduzione agli azionamenti elettrici: struttura, tipologie, caratteristiche fondamentali
- Circuiti magnetici: proprietà dei materiali magnetici, equazioni fondamentali dei circuiti magnetici, magneti permanenti
- Trasformatore di potenza trifase e monofase
- Convertitori statici: AC/DC (raddrizzatori), DC/DC (chopper), DC/AC (inverter)
- Principi di conversione elettromeccanica dell’energia
- Macchine elettriche rotanti: macchine sincrone e asincrone, macchine in corrente continua, motori brushless, macchine a riluttanza variabile e motori passo-passo
- Regolazione di coppia e velocità: controllo scalare e vettoriale
- Accoppiamento motore-carico: curva caratteristica di motore e carico, campi operativi, luogo dei carichi, criteri di scelta di motore e rapporto di trasmissione
- Il problema termico nei motori elettrici: comportamento termico a regime ed in transitorio per le varie tipologie di carico
- Tecniche di intelligenza artificiale per le Macchine e gli Azionamenti Elettrici
- Esempi di dimensionamento e verifica di azionamenti elettrici
- Introduction to electric drives: structure, types, fundamental characteristics
- Magnetic circuits: properties of magnetic materials, fundamental equations of magnetic circuits, permanent magnets
- Three-phase and single-phase power transformer
- Power converters: AC/DC (rectifiers), DC/DC (choppers), DC/AC (inverters)
- Principles of electromechanical energy conversion
- Rotating electrical machines: synchronous and asynchronous machines, DC machines, brushless motors, variable reluctance machines and stepping motors
- Torque and speed control: scalar and vector control
- Mechanical coupling of motors and loads
- The thermal problem in electric motors: thermal behavior at steady state and in transient for various types of loads
- Artificial Intelligence Techniques for Electrical Machines and Drives.
- Examples of design and verification of electrical drives
La valutazione del livello di apprendimento avviene tramite una prova orale durante la quale si chiede allo studente di esporre le conoscenze acquisite durante il corso.
In alternativa, agli studenti viene proposta un’attività facoltativa di approfondimento su uno degli argomenti trattati durante il corso da svolgersi singolarmente o in gruppo. Gli studenti possono anche proporre un argomento sulla base dei loro interessi: sarà cura del docente verificarne l'attinenza con i contenuti del corso, calibrarne i vari aspetti e finalizzare la proposta. A conclusione dell’attività, gli studenti dovranno redigere una relazione tecnica e discuterla durante la prova orale.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Per superare l'esame con esito positivo, lo studente deve dimostrare di aver compreso i concetti teorici trattati a lezione e di saperli esporre in maniera chiara e corretta. Agli studenti che hanno svolto l’attività di approfondimento, è richiesto di saper esporre e discutere in maniera chiara e sintetica la relazione tecnica presentata ed i principi teorici inerenti all’argomento trattato.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Il voto finale è in trentesimi, con eventuale lode. Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30.
Criteri di attribuzione del voto finale.
Allo studente verranno poste tre domande, ad ognuna delle quali verrà attribuito un voto da 0 a 10. Il voto finale corrisponde alla somma dei voti ottenuti nelle tre domande. La presentazione e discussione dell'eventuale attività di approfondimento sostituirà le domande e ad essa sarà attribuito un voto in trentesimi composto per 24/30 dalla valutazione del lavoro svolto e per il 6/30 dalla valutazione della discussione orale. La lode viene riservata gli studenti che nel superare con voto pieno la prova abbiano mostrato uno spiccato rigore scientifico nella trattazione dei problemi affrontati ed una particolare brillantezza espositiva.
The evaluation process consists of an oral test during which the student will have to expose the knowledge acquired during the course.
Alternatively, students are offered an optional study of one of the topics covered during the course. This activity can be performed individually or in groups. Students can also propose a topic based on their interests: it will be the teacher's responsibility to verify the relevance with the course contents, calibrate the various aspects, and to finalize the proposal. At the end of the activity, students will have to write a technical report and discuss it during the oral test.
Learning Evaluation Criteria.
To pass the exam successfully, students will have to demonstrate that they have understood the theoretical concepts covered in class and be able to present them clearly and correctly. Students who have chosen the optional study are required to be able to present and discuss clearly and synthetically the technical report presented and the theoretical principles related to the subject treated.
Learning Measurement Criteria.
The final grade is in the range 0-30, with eventual honors. The minimum grade for passing the exam is 18/30.
Final Mark Allocation Criteria.
The student will be asked three questions, each of which will be given a grade from 0 to 10. The final grade corresponds to the sum of the grades obtained in the three questions. The presentation and discussion of the optional study will replace the questions and will be given a grade in the range 0-30 consisting of 24/30 from the evaluation of the work done and 6/30 from the evaluation of the oral discussion. Honors will be given to students who have passed the exam with full marks and have shown a strong scientific rigor in the treatment of the problems addressed and a particular brilliance of exposition.
- Electric Machinery Fundamentals, S. Chapman, 5th Edition, McGraw-Hill, 2012, ISBN: 978-0-07-352954-7
- Fitzgerald's and Kingsley's Electric Machinery, S. Umans, 7th Edition, McGraw-Hill Higher Education, 2013, ISBN: 978-0-07-338046-9
- Meccanica degli Azionamenti: Azionamenti Elettrici, G. Legnani, M. Tibioni, R. Adamini, D. Tosi, Terza Ed., Società Editrice Esculapio, 2016, ISBN: 978-88-7488-952-5
- Elettrotecnica pratica. Macchine e azionamenti elettrici vol.3, E. Bassi, A. Bossi, Edizione 2021, Editoriale Delfino, 2021, ISBN: 978-88-97323-10-5
- Electric Drives, I. Boldea, S. A. Nasar, 3rd Edition, CRC Press, New York, 2017, ISBN: 978-1-4987-4820-9
- Power electronics: converters, applications, and design, N. Mohan, T. M. Undeland, 3rd Edition, Wiley, 2002, ISBN: 978-0471226932
- Link alla piattaforma Moodle: https://learn.univpm.it/
- Electric Machinery Fundamentals, S. Chapman, 5th Edition, McGraw-Hill, 2012, ISBN: 978-0-07-352954-7
- Fitzgerald's and Kingsley's Electric Machinery, S. Umans, 7th Edition, McGraw-Hill Higher Education, 2013, ISBN: 978-0-07-338046-9
- Meccanica degli Azionamenti: Azionamenti Elettrici, G. Legnani, M. Tibioni, R. Adamini, D. Tosi, 3rd Ed., Società Editrice Esculapio, 2016, ISBN: 978-88-7488-952-5
- Elettrotecnica pratica. Macchine e azionamenti elettrici vol.3, E. Bassi, A. Bossi, 2021 Ed., Editoriale Delfino, 2021, ISBN: 978-88-97323-10-5
- Electric Drives, I. Boldea, S. A. Nasar, 3rd Edition, CRC Press, New York, 2017, ISBN: 978-1-4987-4820-9
- Power electronics: converters, applications, and design, N. Mohan, T. M. Undeland, 3rd Edition, Wiley, 2002, ISBN: 978-0471226932
- Link to Moodle: https://learn.univpm.it/
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2023-2024
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427