ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| PROGETTAZIONE DI DISPOSITIVI ELETTROMECCANICI | ING-IND/32 | LEZIONI | 60 |
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Lo studente che ha completato il corso sarà in grado di dimostrare una buona conoscenza della modellazione avanzata e della progettazione assistita da calcolatore dei dispositivi di conversione elettromeccanica. In particolare, dimostrerà una solida conoscenza delle principali problematiche legate alla progettazione dei dispositivi elettromeccanici in generale.
Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di discutere i principali contenuti del corso utilizzando la terminologia appropriata.
Lo studente che ha completato il corso sarà in grado di analizzare quantitativamente il funzionamento di sistemi elettromeccanici e di affrontarne la progettazione. Lo studente sara' inoltre in grado di utilizzare strumenti numeri basati sulla metodo degli elementi finiti per l'analisi della distribuzione delle principali grandezze elettromagnetiche (campi, correnti, forze, etc.) in tali dispositivi.
Per la verifica delle capacita' acquisite dallo studente e' previsto lo svolgimento di un esame finale (anche in forma di discusione di un progetto) per evidenziare le capacita' di analisi acquisite.
Si ritiene che lo studente possa acquisire la necessarie sensibilita' per affrontare le problematiche relative alla progettazione assistita da calcolatore dei principali sistemi eletromeccanici.
La verifica dei comportamenti verra' effettuata nel corso dello svolgimento dell'esame finale e nel corso di esercitazioni pratiche.
Le conoscenze di base necessarie al proficuo svolgimento delle attivita' dell'insegnamento derivano dai corsi di Analisi Matematica, Fisica generale e conoscenze di base dell'ingegneria elettrica (Teoria dei circuiti, Macchine elttriche).
Il corso viene svolto con lezioni frontali a carattere teorico ed applicativo con lo svolgimento di esercitazioni numeriche che consisteranno nella costruzione dei modelli numerici delle pricipali macchine elettriche. Le lezioni per verranno svolte nella modalida' mista (in presenza e in streaming). Sono previste tre ore di ricevimento alla settimana.
La frequenza e' consigliata.
Richiamo dei principali concetti di elettromagnetismo. Utilizzo dei potenziali. Energia associata ai campi elettromagnetici. Determinazione delle forze nei dispositivi elettromeccanici. La forza di Lorentz, il tensore degli sforzi di Maxwell. Il teorema dei lavori virtuali.
Introduzione alle formulazioni numeriche delle equazioni dell'elettromagnetismo. Formulazioni deboli. Funzionali definiti su campi e potenziali. Il metoro degli elementi finiti.
Soluzioni proiettive: metodo di Galerkin, metodo dei residui pesati. Funzioni scalari interpolanti del primo ordine su elementi triangolari e tetraedici. Cenni alle funzioni di ordine superiore. Cenno alle funzioni interpolanti (del primo ordine) di tipo vettoriale (edge elements). Analisi di un codice per la soluzione di problemi di campo magnetico statico in un dominio bidimensionale.
Formulazioni FEM per l'analisi di sistemi contenenti materiali non lineari (ferromagnetici).
Esempi di applicazione di codici commerciali agli elementi finiti alla modellazione delle macchine elettriche: trasformatore monofase, sistemi di trasmissione e ricezione per "wireless power transfer", generatore sincrono, macchine a riluttanza variabile, motori a magneti permanenti, motori a induzione.
Nicola Bianchi, Electrical Machine Analysis Using Finite Elements, Taylor & Francis.
Peter Silvester & Ronald Ferrari, Finite Elements for Electrical Engineers, Cambridge University Press.
L'esame è composto da una prova orale che comprendente la discussione dei risultati ottenuti dalla modellazione FEM di un dispositivo assegnato (progetto).
Le lezioni si svolgeranno in presenza e su piattaforma TEAMS al link:
https://teams.microsoft.com/l/channel/19%3aoG38G9sH03yI-0RrJnNbim-Y_q7kL4bY3y6-onCY49Q1%40thread.tacv2/General?groupId=40ed770c-3942-4fd5-8998-31bddf88edf7&tenantId=c7456b31-a220-47f5-be52-473828670aa1
