Circuiti Elettrici L - Programma d'esame
Parte I - Reti algebriche
L’approssimazione dei circuiti concentrati. Dai campi ai circuiti:
Tensione e corrente, leggi di Kirchhoff. Dai circuiti ai grafi: reti di
bipoli, nozioni topologiche e proprietà. Matrice di incidenza [A] e matrice
degli anelli [B]. Formulazione matriciale delle leggi di Kirchhoff. Teorema di
Tellegen e principio di conservazione dell’energia. Albero e coalbero.
Matrice dei rami [D] e matrice delle corde [C]. Legame tra le matrici [C] ed
[D]. Bipoli elettrici privi di memoria, leggi costitutive, aspetti energetici.
Linearità, passività e tempo-invarianza. Collegamenti anomali e proprietà
di spostamento dei generatori. Multipoli e multiporta. Analisi di tableau e
matrice [T]. Principio di sostituzione. Resistori in serie, partitore di
tensione. Resistori in parallelo, partitore di corrente. Trasformazione
stella/triangolo. Resistore equivalente di una rete resistiva. Principio di
sovrapposizione degli effetti. Teoremi di Thevenin e Norton. Generatori reali,
massimo trasferimento di potenza. Teorema di Millman e duale. Teorema di
Thevenin e Norton con generatori pilotati. Rappresentazione Thevenin e Norton
dei Multiporta. Teorema di reciprocità. Doppi bipoli e loro
caratterizzazione. Metodi generali per l’analisi dei circuiti: tensioni di
nodo e tensioni di ramo, correnti di anello e correnti di corda. Presenza di
generatori non trasformabili e di generatori pilotati. Confronto tra i diversi
metodi.
Parte II - Reti dinamiche
Componenti dinamici: condensatori, induttori ed induttori accoppiati.
Relazioni costitutive, potenza ed energia, proprietà di continuità.
Connessioni serie/parallelo e partitori. Reti degeneri. Circuiti del I ordine
tipo RL ed RC: approccio con Thévenin/Norton. Soluzione generale. Transitori
del I ordine con generatori in continua: caratteristiche della forma d’onda
esponenziale, formula del tempo trascorso. Formulazione in termini di
equazione di stato, proprietà della variabile di stato. Formula di Lagrange.
Presenza di interruttori. Circuiti del II ordine: approccio del doppio bipolo,
equazione di stato. Deduzione dell’equazione differenziale del II ordine.
Soluzione generale. Modi della risposta con ingresso zero (evoluzione libera).
Esempio di circuiti con LC serie ed LC parallelo. Circuiti di ordine
superiore: approccio generale con la rappresentazione Thevenin-Norton ed
ibrida dei multiporta. Equazione di stato, soluzione generale e formula di
Lagrange generalizzata, cenni al calcolo dell’esponenziale di matrice.
Equazione differenziale di ordine superiore, integrale generale. Cenni al
metodo della trasformata di Laplace.
Parte III - Regime sinusoidale
Grandezze alternate, periodiche, sinusoidali. Valor medio e valor
efficace. Transitorio iniziale e regime sinusoidale. Fasore associato alle
grandezze sinusoidali. Operazioni con i fasori e proprietà. Metodo simbolico
(trasformata di Steinmetz). Legge di Ohm simbolica: impedenze, reattanze ed
ammettenze. Risonanza serie e parallelo. Potenza istantanea. Potenza attiva,
reattiva ed apparente. Potenza complessa. Cosfì e fattore di potenza. Teorema
di Boucherot ed addittività delle potenze. Teorema del massimo trasferimento
di potenza. Rifasamento. Sistemi trifase a 3 e 4 fili: collegamenti e
definizioni. Sistemi simmetrici ed equilibrati. Sistemi dissimmetrici e
squilibrati. Connessioni stella/triangolo. Metodi di soluzione e diagrammi
vettoriali. Potenza istantanea. Potenza attiva, reattiva e complessa. Cosfì
e fattore di potenza. Rifasamento nei sistemi trifase. Rappresentazione Thévenin
dei sistemi trifase. Teorema di Fortescue. Approccio ai sistemi trifase con
la teoria delle sequenze.
Nota per l'A.A. 2004/2005: il
metodo della trasformata di Laplace per l'analisi dei circuiti dinamici e lo
sviluppo in serie di Fourier per le grandezze periodiche non sinusoidali
saranno introdotti e trattati approfonditamente nei sucessivi corsi di
"Elementi di Controlli Automatici" e "Circuiti Elettronici di
Potenza".
Gli induttori accoppiati ed i circuiti magnetici saranno introdotti ed
approfonditi nel corso di "Fondamenti di Elettrotecnica".