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ELECTRIC POWER SYSTEMS
MASSIMO CERAOLO
Academic year2022/23
CourseENERGY ENGINEERING
Code972II
Credits6
PeriodSemester 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
SISTEMI ELETTRICI PER L'ENERGIAING-IND/33LEZIONI60
MASSIMO CERAOLO unimap
GIOVANNI LUTZEMBERGER unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Conoscenze di base sui sistemi elettrici per l’energia volte a comprenderne la struttura, la modellazione, l’analisi a regime e in transitorio incluso il calcolo delle correnti di corto circuito.

Modalità di regolazione di tensione e frequenza.

Elementi di base per la progettazione di sistemi elettrici per l’energia in bassa tensione.

Principali caratteristiche dei veicoli elettrici stradali a propulsione elettrica e le modalità di ricarica delle loro batterie da rete

Knowledge

Basic knowledge of electric power systems. Structure, modeling, steady-state and transient analysis, including short circuit currents.

Voltage and frequency regulation.

Basic elements of the design of low voltage electric systems

Main characteristics of Battery Electric Vehicles and their charge from the mains.

Modalità di verifica delle conoscenze

Momenti di discussione in aula

Esercizi numerici

 

Assessment criteria of knowledge

Classroom discussion and numerical examples.

 

Capacità

Capacità di trasformare sistemi trifasi anche contenenti trasformatori in modelli equivalenti alla sequenza diretta, anche in per unità.

Capacità di effettuare calcoli di Power Flow sfruttando sistemi di calcolo automatico

Capacità di determinare le principali caratteristiche di impianti elettrici in bassa tensione (line elettriche, protezioni)

Capacità di discussione sulla regolazione della tensione e della frequernza dei sistemi elettrici

 

Skills

Ability to transform, starting from the physical structure, electric systems including transformers, into direct sequence equivalent models also using the per-unit system.

Ability to perform Power Flow studies, using automatic computation tools

Ability to determine the main characteristics of low voltage electric installations (lines, protective devices)

Ability to analyze voltage and frequency regulation issues and methods.

Modalità di verifica delle capacità

Momenti di discussione in aula

Esercizi numerici

Assessment criteria of skills

Classroom discussion and numerical examples.

 

Comportamenti

Il principale comportamento che si ritiene di fornire è lo sforzo di analisi critica in generale, e di fronte alle tematiche culturali del corso.

Behaviors

The teachers will check the acquired critical approach to thinking, by analyzing students' answers to open questions, as well as critical analysis of computation results.

Modalità di verifica dei comportamenti

Atteggiamento critico di fronte a domande aperte.

Assessment criteria of behaviors

Critical evaluation of open issues

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

E' previsto che gli studenti possiedano conoscenze di base di elettromagnetismo e elettrotecnica, in particolare circuiti elettrici in corrente al continua e alternata, monofasi e trifasi, e macchine elettriche (sincrona, asincrona, trasformatore).

Prerequisites

Students are supposed to have basic knowledge of electromagnetism laws, electric circuits (DC and AC, single-phase and three-phase), electric machinery (Asynchronous, Synchronous, transformer). 

Indicazioni metodologiche

Le lezioni frontali di svolgono spesso con l'uso della lavagna, fisica o virtuale (proiezione di immagini contenenti testo e disegni realizzati a mano su tavoletta grafica). Questo in quanto il docente ritiene più produttivo che lo studente veda crescere il contenuto di una spiegazione mentre viene sviluppato alla lavagna, piuttosto che vederlo proiettato come prodotto finito. 

In molti casi verrà fatto uso di slides, le quali saranno frequentemente integrate da spiegazioni e approfondimenti direttamente sviluppati alla lavagna (fisica o virtuale).

Per quanto riguarda le esercitazioni, in alcuni casi (ad es. .l power flow) il docente fornirà strumenti di calcolo automatico che gli allevi utiilizzeranno; in altri (p. es. determinazione della sezione di una linea in bt), il docente fornirà tabelle, e che verranno usate dagli allievi per il calcolo manuale

Teaching methods

Lessons

Teaching will be carried out with either blackboard or slides support.

The blackboard can be physical or virtual (stuff is written or drawn on a tabled which is projected into the classroom screen)

Practical activities

In some cases (power flow) the teacher will supply the PC tools that students will be required to utilize. In others, they will be performing manual computations, based on formulas learned during lessons or numerical tablers supplied by the teacher.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

1 Introduzione

Introduzione al Sistema elettrico per l’energia: struttura e funzioni, descrizione matriciale, uso della trasformata di Fortescue in condizioni simmetriche e dissimmetriche

2 Componenti

Descrizione matematica del funzionamento di componenti non inclusi nei prerequisiti:

  • le linee di trasmissione dell'energia elettrica
  • trasformatori (complementi)
  • i sistemi di accumulo elettrochimico nel Sistema Elettrico per l'Energia

3 Funzionamento a regime

Analisi del funzionamento a regime del Sistema elettrico per l’energia:

  • flussi di potenza su n-bipolo e doppio bipolo;
  • regolazione della tensione e della frequenza

4 Funzionamento perturbato

  • il funzionamento dell’alternatore sincrono in transitorio e in corto circuito
  • corti circuti sulla rete simmetrici e dissimmetrici
  • dinamica elettromeccanica

Elementi di progettazione elettrica in bassa tensione

6 Veicoli a propulsione elettrica

Elementi fondamientali dei veicoli a propulsione elettrica a batteria, incluse le problematiche collegate alla ricarica dalla rete.

Syllabus

1 Introduction

Introduction to the electric power System: structure and functions, matrix description, use of the Fortescue transform under symetric and unsymmetric conditions

2 Components

Mathematical description the following components (not included in the prereaquisites to the Course):

  • power lines
  • transformers (complementi)
  • electrochemical storage systems

3 Steady-state operation

Steady-state operation of the Electric Power System:

  • power flows on two and n-port systems;
  • voltage and frequency regulation

4 Perturbed operation

  • transient operation of sychronous alternators 
  • symmetric and unsymmetric short circuits on the power grid
  • electromechanical transients

5 Low Voltage installations (elements)

6 Electric Vehicles 

Basics of battery electric vehicles, including their charge from the grid

Bibliografia e materiale didattico
  • M. Ceraolo and D. Poli: Fundamentals of Electric Power Engineering, Wiley/IEEE ISBN-13: 978-1118679692
  • altra documentazione personalmente fornita dai docenti.
Bibliography
  • M. Ceraolo and D. Poli: Fundamentals of Electric Power Engineering, Wiley/IEEE ISBN-13: 978-1118679692
  • other teaching material supplied by the teachers.
Indicazioni per non frequentanti

Si raccomanda vivamente la frequenza soprattutto in quanto lo studio individuale è poco adatto all'acquisizione delle competenza pratiche e simulative.

Eventuali studenti che non intendessero frequentare attivamente dovranno prendere contatti con il docente per ricevere istruzioni su come prepararsi all'esame finale.

Non-attending students info

Attendance is strongly recommended, especially because of the ability to perform the practical activities which must be learned.

Students not actively attending the course are warmly recommended to contact the teachers to receive instructions on how to prepare for the final exam.

Modalità d'esame

L'esame finale è composto da una prova orale della durata di circa 30 minuti.

Prima di tale prova sarà possibile che allo studente sia richiesto di svolgere un semplice esercizio numerico della durata massima di 20 minuti.

 

Assessment methods

The final exam will be composed of a dialogue session.

Before this colloquium it the student may be required to carry out a simple numerical exercise, lasting at most 20 minutes.

Updated: 27/02/2023 12:18