ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| ELECTRIC MACHINES AND DRIVES FOR ENERGY, INDUSTRY AND TRANSPORTATION | ING-IND/32 | LEZIONI | 60 |
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Il corso ha l'obiettivo didattico di fornire una buona conoscenza di analisi critica di macchine elettriche e azionamenti elettrici da inserire nel contesto di produzione ed utilizzazione di energia elettrica da fonti rinnovabili, mobilità sostenibile ed automazione industriale. La descrizione dei dispositivi elettro-magneto-meccanici che prevendono una interazione fra sistemi elecctromagnetici, meccanici e termici e convertitori statici (elettronica di potenza) viene presentata nelle loro funzionalià principali. La realizzazione, interconnessione, controllo di sistemi realizzati combinando i componenti viene discussa criticamente al fine di evidenziare le peculiarità relativi alla loro applicazione per produzione di energia da fonti rinnovabili, mobilità sostenibile e automazione industriale. La sperimentazione in classe su un drive permette di consolidare le conoscenze teoriche e acquisire dimestichezza con strumenti di misura, analisi dati, e sistemi di controllo digitali.
The module has the objective of providing a good introduction and basic skills of critical analysis for electrical machines and drives in the context of nowadays widespread applcations as electrical propulsion, renewable source generation and industrial automation. The multi-physics approach is considered and the dynamic equations that governs the evolution of the system are presented and analysed from a teoretical prospective and a numerical one thrught the use of Python. Electro-magneto-mechanical energy transformation, mechanical transmission, power electronics (topologies and modulation) and control are discussed in detail for a PM-DC motor drive equipper with H-bridge converter. The simple but explicative case study of the PM-DC drives introduce the main solutions to effectively use electrical drives in a general context. The concepts introduced in the first part are then extended and generalised in order to be able to discuss more complex system, providing insigth on the behaviour of electrical drives in the context of electrical propulsion, renewable source generation and industrial automation.
Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di discutere criticamente e risolvere problemi nel contesto dei principali contenuti del corso utilizzando la terminologia e metodologia appropriata.
The students will be evaluated on its competences focusing on the critical analysis and problem solving skills of the main content of the module using appropriate terminology and methodology.
Lo studente che ha completato il corso sarà in grado di analizzare quantitativamente e criticamente il funzionamento e controllo di sistemi elettro-magneto-meccanici
The student which completed the module will have a the critical and analytical skills to analyse the behaviour and control of electro-magneto-mechanical drives.
La verifica del grado di apprendimento delle conoscenze trasmesse durante il corso avverrà nel contesto dell'esame finale principalmente attraverso la discussione orale con lo studente.
The assessment of skills will occur during the final oral exam.
Uno degli obiettivi generali di questo insegnamento vi è quello di far acquisire agli studenti strumenti di analisi critica di componenti e sistemi elettrici. Per questo, alcuni esempi di interazione fra sistemi elettromagnetici e sistemi di altra natura sono discussi nel contesto di una visione piu' ampia che cerca di inquadrare le peculiarità dei sistemi elettrici in applicazioni contemporanee. Inoltre, lo studio teorico è complementato con analisi numeriche (Python) e sperimentazione in classe.
The critical analysis of electro-magneto-mechanical drives skills is (tentatively) achieved through the analysis of a simple but explicative case study, namely a PM-DC drive with H-bridge converter Other simple dynamical systems are also presented, discussed and complemented with numerical and experimental activities.
La verifica dei comportamenti verra' effettuata nel corso dello svolgimento della discussione orale in sede d'esame.
The assessment of skills will occur during the final oral exam.
Le conoscenze di base necessarie al proficuo svolgimento delle attivita' dell'insegnamento derivano dai corsi di Analisi Matematica, Algebra Lineare, Fisica II, Controlli e Automazione e Principi di Ingegneria elettrica.
Analysis (Mathematics), Linear Algebra, Pysics I, Pysics II, Control Theory and Electrical Enginnering principles.
Il corso viene svolto con lezioni teoriche frontali in aula ed esercitazioni numeriche/sperimentali applicative. Le lezioni verranno svolte anche con la proiezione di slides, seminari e si prevede l'ultilizzo di calcolatori numerici per simulazioni.
Il corso ha l'obiettivo didattico di fornire una buona conoscenza di analisi critica di macchine elettriche e azionamenti elettrici da inserire nel contesto di produzione ed utilizzazione di energia elettrica da fonti rinnovabili, mobilità sostenibile ed automazione industriale. Lo studio di un drive con un motor PM-DC ed un H-bridge verrà studiato in dettaglio nella prima parte del corso. Le equazioni dinamiche che governano l'evoluzione elettromagnetica, meccanica, termica del sistema vengono analizzate nel dominio del tempo e nel dominio di Laplace. L'elettronica di potenza e il controllo del sistema vengono affrontati con il fine di valuare le capability del sistema. Analisi numerica (Python) del sistema è affrontato in classe. La sperimentazione in classe dei contenuti teorici è proposta considerando un drive fornito dal docente. Una volta affrontate le problematiche inerenti ad un semplce ma esplicativo sistema elettro-magneto-meccanico, la seconda parte del corso tende a generalizzare i concetti per poter affrontare lo studio qualitativo ed in parte quantitativo di drives per le applicazioni più diffuse oggigiorno quali sistemi di propulsione elettrici, generatori da fonti rinnovabili e automazione industriale.
The module has the objective of providing a good introduction and basic skills of critical analysis for electrical machines and drives in the context of nowadays widespread applcations as electrical propulsion, renewable source generation and industrial automation. The multi-physics approach (electromagntic, thermal, mechanical) is considered and the dynamic equations that governs the evolution of the system are presented and analysed from a teoretical prospective and a numerical one thrught the use of Python. Electro-magneto-mechanical energy transformation, mechanical transmission, heat dissipation, power electronics (topologies and modulation) and control are discussed in detail for a PM-DC motor drive equipper with H-bridge converter. The simple but explicative case study of the PM-DC drives introduce the main solutions to effectively use electrical drives in a general context. The concepts introduced in the first part are then extended and generalised in order to be able to discuss more complex system, providing insigth on the behaviour of electrical drives in the context of electrical propulsion, renewable source generation and industrial automation.
Il materiale didattico verra' fornito dal docente durante lo svolgimento del corso.
The notes from the lecture are the main reference. Specific reference on topics will be provided during the module.
L'esame è composto da una prova orale che consiste in un colloquio mirato a verificare la conoscenza degli argomenti sviluppati a lezione e le competenze di analisi critica.
The assessment of skills will occur during the final oral exam.
