L'insegnamento ha lo scopo di fornire le conoscenze necessarie ad affrontare lo studio e l’analisi dei circuiti elettrici. A partire da queste, vengono introdotte le conoscenze di base utili alla comprensione del funzionamento degli impianti elettrici.

D1 - Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine del corso lo studente dovrà conoscere i principi base di funzionamento dei circuiti e degli impianti elettrici.

D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrà essere in grado di effettuare un'analisi completa di un circuito, nonché operare una verifica di massima relativa al dimensionamento di un impianto elettrico.

D3 - Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di analizzare correttamente, optando tra le varie modalità di analisi, un circuito elettrico.

D4 - Abilità comunicative
Lo studente dovrà essere in grado di descrivere la funzionalità dei circuiti e degli impianti elettrici con adeguate proprietà di linguaggio.

D5 – Capacità di apprendimento
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di identificare, procurarsi, comprendere e discutere criticamente informazioni rilevanti e affidabili riguardanti gli impianti elettrici, nonché formulare ipotesi corrette in merito alle prestazioni e al funzionamento degli stessi.

Conoscenze di base di strumenti matematici quali sistemi di equazioni lineari, numeri complessi, derivate e integrali.

Transizione energetica:
Transizione dalle fonti convenzionali alle fonti rinnovabili di energia. Elettrificazione dei consumi finali.

Topologia e circuiti:
Tempi di transito e teoria dei circuiti a parametri concentrati. Grandezze elettriche. Convenzioni di segno. Conduttori ideali. Circuiti elettrici, nodi, rami e maglie. Leggi di Kirchhoff. Equazioni topologiche e caratteristiche. Conservazione della potenza.

Bipoli elettrici:
Classificazione. Resistore, leggi di Ohm e di Joule. Induttore e condensatore. Corto circuito e circuito aperto. Generatori ideali indipendenti di tensione e di corrente. Connessioni serie e parallelo. Trasformazione stella/triangolo. Bipoli equivalenti. Generatore reale di tensione.

Metodi di analisi dei circuiti:
Partitori di tensione e di corrente. Principio di sovrapposizione degli effetti. Teoremi di Thévenin e di Millman. Metodi tabellare e ai nodi.

Circuiti in regime sinusoidale monofase:
Circuiti dinamici con ingressi sinusoidali. Fasori, trasformata di Steinmetz e circuiti simbolici. Legge di Ohm simbolica e metodi di analisi dei circuiti in regime sinusoidale. Impedenze e reattanze. Potenze istantanea, attiva, reattiva, apparente e complessa. Triangolo delle potenze e fattore di potenza. Bilancio delle potenze complesse e teorema di Boucherot. Rifasamento.

Circuiti trifase in regime sinusoidale:
Generatori simmetrici di tensione trifase. Grandezze trifase. Carichi equilibrati e squilibrati collegati a stella e a triangolo, circuito equivalente monofase. Centro stella e conduttore di neutro. Rifasamento.

Conduttori elettrici e apparecchiature di protezione:
Dimensionamento dei conduttori elettrici: tenuta all’isolamento, portata e caduta di tensione. Funzionamenti anomali: sovraccarico, corto circuito e tensioni anomale. Apparecchiature di protezione: interruttori automatici, differenziali, relè, fusibili, contattori, sezionatori.

Elementi di sicurezza elettrica:
Curva convenzionale di sicurezza in bassa tensione ed effetti della corrente nel corpo umano. Contatti diretti e indiretti e relative protezioni con e senza l’interruzione dell’alimentazione. Sistemi di distribuzione in bassa tensione: TT, TN, IT.

Impianti elettrici:
Normativa. Fabbisogno elettrico e tipologie di carichi elettrici. Impianti elettrici negli edifici civili e nei cantieri edili. Impianto di terra e alimentazioni di sicurezza. Software per il dimensionamento degli impianti elettrici in bassa tensione.

Impianti fotovoltaici:
Il ruolo del fotovoltaico nella transizione energetica. Tipologie di impianti. Moduli fotovoltaici, inverter e generatore fotovoltaico. Irradiazione solare e producibilità. Analisi economiche.

R. Perfetti. Circuiti elettrici, Zanichelli
M. Repetto e S. Leva. Elettrotecnica, Città Studi Edizioni
F. Grimaccia e altri. Elettrotecnica – Esercizi e temi d’esame svolti, Società Editrice Esculapio
A. Losi e G. Casolino. Progettazione degli impianti elettrici di bassa tensione, Pearson
V. Carrescia. Fondamenti di sicurezza elettrica, Edizioni TNE
Guide blu numero 1 - Edifici civili, numero 2 – Strutture commerciali, numero 3 – Cantieri edili, numero 5 – piccola industria, Edizioni TNE
V. Bearzi. Manuale di Energia Solare, Tecniche Nuove

Transizione energetica:
Transizione dalle fonti convenzionali alle fonti rinnovabili di energia. Elettrificazione dei consumi finali.

Topologia e circuiti:
Tempi di transito e teoria dei circuiti a parametri concentrati. Grandezze elettriche. Convenzioni di segno. Conduttori ideali. Circuiti elettrici, nodi, rami e maglie. Leggi di Kirchhoff. Equazioni topologiche e caratteristiche. Conservazione della potenza.

Bipoli elettrici:
Classificazione. Resistore, leggi di Ohm e di Joule. Induttore e condensatore. Corto circuito e circuito aperto. Generatori ideali indipendenti di tensione e di corrente. Connessioni serie e parallelo. Trasformazione stella/triangolo. Bipoli equivalenti. Generatore reale di tensione.

Metodi di analisi dei circuiti:
Partitori di tensione e di corrente. Principio di sovrapposizione degli effetti. Teoremi di Thévenin e di Millman. Metodi tabellare e ai nodi.

Circuiti in regime sinusoidale monofase:
Circuiti dinamici con ingressi sinusoidali. Fasori, trasformata di Steinmetz e circuiti simbolici. Legge di Ohm simbolica e metodi di analisi dei circuiti in regime sinusoidale. Impedenze e reattanze. Potenze istantanea, attiva, reattiva, apparente e complessa. Triangolo delle potenze e fattore di potenza. Bilancio delle potenze complesse e teorema di Boucherot. Rifasamento.

Circuiti trifase in regime sinusoidale:
Generatori simmetrici di tensione trifase. Grandezze trifase. Carichi equilibrati e squilibrati collegati a stella e a triangolo, circuito equivalente monofase. Centro stella e conduttore di neutro. Rifasamento.

Conduttori elettrici e apparecchiature di protezione:
Dimensionamento dei conduttori elettrici: tenuta all’isolamento, portata e caduta di tensione. Funzionamenti anomali: sovraccarico, corto circuito e tensioni anomale. Apparecchiature di protezione: interruttori automatici, differenziali, relè, fusibili, contattori, sezionatori.

Elementi di sicurezza elettrica:
Curva convenzionale di sicurezza in bassa tensione ed effetti della corrente nel corpo umano. Contatti diretti e indiretti e relative protezioni con e senza l’interruzione dell’alimentazione. Sistemi di distribuzione in bassa tensione: TT, TN, IT.

Impianti elettrici:
Normativa. Fabbisogno elettrico e tipologie di carichi elettrici. Impianti elettrici negli edifici civili e nei cantieri edili. Impianto di terra e alimentazioni di sicurezza. Software per il dimensionamento degli impianti elettrici in bassa tensione.

Impianti fotovoltaici:
Il ruolo del fotovoltaico nella transizione energetica. Tipologie di impianti. Moduli fotovoltaici, inverter e generatore fotovoltaico. Irradiazione solare e producibilità. Analisi economiche.

Lezioni frontali ed esercitazioni in classe. Il materiale didattico viene messo a disposizione tramite la piattaforma Moodle. È prevista un’esperienza di laboratorio riguardante i sistemi fotovoltaici, oltre a un’esercitazione con un software per la progettazione degli impianti elettrici residenziali.

L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale che vengono sostenute nello stesso appello. Per essere ammessi alla prova orale è necessario ottenere un voto sufficiente (pari a 18/30) nella prova scritta.
La prova scritta consta di un questionario a risposta multipla per accertare sia le conoscenze teoriche che la capacità di risolvere semplici esercizi, e di una parte di esercizi numerici su modello di quanto svolto in classe. Questa seconda parte è accessibile solo agli studenti che hanno ottenuto una valutazione positiva nel questionario. Il questionario viene svolto attraverso la piattaforma Moodle.
Il punteggio della prova di esame viene espresso in trentesimi e calcolato come media aritmetica dei punteggi ottenuti nelle prove scritta e orale. Alla media possono essere sommati fino a 3/30 in più in funzione delle conoscenze dimostrate durante la prova orale.

Questo insegnamento approfondisce argomenti strettamente connessi a uno o più obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite