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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Insegnamento
IMPIANTI ELETTRICI DI BORDO
IN01121359, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2016/17

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
IN0511, ordinamento 2011/12, A.A. 2018/19
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese ON BOARD ELECTRICAL SYSTEMS
Sito della struttura didattica https://elearning.unipd.it/dii/course/view.php?id=472
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dii/course/view.php?idnumber=2018-IN0511-000ZZ-2016-IN01121359-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile FABIO BIGNUCOLO ING-IND/33
Altri docenti MASSIMILIANO COPPO ING-IND/33

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria energetica ING-IND/33 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso III Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 6.0 48 102.0

Calendario
Inizio attività didattiche 01/10/2018
Fine attività didattiche 18/01/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2019

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
8 A.A. 2018/19 01/10/2018 30/11/2019 BIGNUCOLO FABIO (Presidente)
TURRI ROBERTO (Membro Effettivo)
COPPO MASSIMILIANO (Supplente)
7 A.A. 2017/18 01/10/2017 30/11/2018 BIGNUCOLO FABIO (Presidente)
TURRI ROBERTO (Membro Effettivo)
CALDON ROBERTO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Il corso di Impianti Elettrici di Bordo, allocato al 1° semestre del III anno della Laurea triennale in Ingegneria Aerospaziale, sviluppa tematiche e specificità impiantistiche dei sistemi elettrici a bordo di aeromobili e satelliti. Sono conseguentemente richieste come prerequisito, in particolare, le nozioni che gli studenti hanno modo di apprendere nel corso di Elettrotecnica, proposto come corso obbligatorio al 2° semestre del 2° anno (rif. Manifesto degli Studi della Laurea Triennale in Ingegneria Aerospaziale).
Conoscenze e abilita' da acquisire: Lo studente acquisirà le nozioni di base inerenti l'impianto elettrico a bordo di aeromobili e satelliti, sarà in grado di identificare i componenti principali del sistema classificati per aree funzionali (generazione, distribuzione, regolazione, conversione ed utilizzazione dell'energia elettrica), conoscerà i vincoli funzionali imposti dalle specificità proprie delle applicazioni aerospaziali (sicurezza, affidabilità, ridondanza di componenti e sistemi di regolazione) e saprà dominare alcuni criteri di base per il dimensionamento di componenti principali del sistema (linee di distribuzione elettrica, generazione fotovoltaica, sistemi di accumulo per la regolazione della stabilità del sistema).
Modalita' di esame: Verranno proposti agli studenti non meno di 4 appelli d'esame, di cui almeno 2 in sessione invernale, 1 in sessione estiva e 1 in sessione autunnale. Le date degli appelli d'esame sono proposte dal docente all'inizio del corso per l'intero anno accademico. Non sono previste prove intermedie di accertamento di profitto (compitini).
Ogni appello d'esame prevede due sezioni, che si svolgono in forma scritta nel medesimo giorno. Nella prima sezione viene richiesto agli studenti di svolgere alcuni esercizi numerici sviluppati sulle tematiche affrontate durante il corso. Nella seconda sezione, è richiesta la risposta ad alcune domande aperte. La votazione finale corrisponde alla media aritmetica delle votazioni conseguite nella prima e nella seconda sezione dell'esame.
Criteri di valutazione: Per ogni singola prova d'esame sostenuta, viene valutata la bontà del lavoro prodotto dallo studente, in modo indipendente per la prima sezione (esercizi numerici) e per la seconda sezione (domande a risposta aperta). La valutazione complessiva della prova sostenuta è ottenuta dalla media delle due valutazioni riferite alle singole sezioni che compongono l'esame.
Sia per la prima che per la seconda sezione, il testo dell'esame riporta il punteggio massimo che viene assegnato ad ogni singolo quesito, in relazione alla complessità del procedimento necessario o all'estensione della risposta richiesta. Saranno valutate anche risposte parziali.
Contenuti: INTRODUZIONE AL CORSO E CONCETTI BASILARI - Evoluzione dell’impiantistica di bordo degli aeromobili - Comparazione con altri sistemi (idraulici, pneumatici) - Norma di inquadramento internazionali - Tipologie di impianto elettrico di bordo (corrente continua, alternata monofase, alternata trifase) - Sistemi a frequenza costante e a frequenza variabile - Schemi funzionali standard - Affidabilità e sicurezza.

LINEE ELETTRICHE - Rappresentazione equivalente delle linee - Costanti primarie di linea: resistenza, induttanza, capacità, conduttanza - Rappresentazioni semplificate: circuito monofase equivalente, rappresentazione a parametri concentrati, modello a soli parametri longitudinali - Caduta di tensione su una linea - Il dimensionamento delle linee elettriche: confronto di base sui diversi criteri da soddisfare - Dimensionamento secondo il criterio elettrico al variare delle configurazioni dell’impianto elettrico - Dimensionamento secondo il criterio termico (portata dei conduttori) - Cavi per applicazioni aeronautiche: parametri progettuali, tabelle standard, modalità di dimensionamento - Peculiarità delle condutture per sistemi aerospaziali: instradamento, fissaggio, connessione, identificazione dei cavi.

CONVERSIONE STATICA DELL’ENERGIA ELETTRICA - Caratterizzazione dei convertitori - Cenni ai raddrizzatori (ad una via di conduzione, a ponte regolati e non) - Inverter trifase a tensione impressa, funzionamento Square Wave e PWM.

SISTEMI DI GENERAZIONE FOTOVOLTAICA - Cenni di base sulla conversione fotovoltaica, caratteristica di una cella, efficienza di conversione, circuito elettrico equivalente - Materiali per la conversione fotovoltaica - Caratterizzazione dei pannelli fotovoltaici - Irraggiamento, radiazione e calcolo della producibilità - Perdite per temperatura, riflessione, mismatching, effetto Joule, conversione - Criteri di dimensionamento di sistemi stand-alone - Inverter per applicazioni fotovoltaiche, peculiarità di funzionamento, criteri di accoppiamento con i pannelli fotovoltaici - Celle per applicazioni aerospaziali - Configurazione body-mounted e sistemi ad inseguimento multiassiale.

APPARECCHI DI MANOVRA E PROTEZIONE - Definizione delle apparecchiature, ambiti di intervento - L’apertura dei circuiti elettrici percorsi da corrente - Interruttori, sezionatori, interruttori di manovra, contattori, fusibili - Le protezioni nei sistemi elettrici, codifica ANSI/IEEE, modalità di inserzione - Protezioni termiche, magnetiche, differenziali.

ACCUMULATORI - Pile e accumulatori, tecnologie di accumulo - Concetti di base: capacità, rendimento, caratterizzazione tensione/stato di carica, influenza delle modalità di funzionamento sulle performance degli accumulatori - Lo stato di carica - Vita utile e numero di cicli ammessi in relazione alla profondità di scarica, esempi per applicazione satellitari - Autoscarica, effetto memoria, reconditioning - Modalità di carica - Tecnologie commercialmente diffuse: piombo-acido, nichel-cadmio, nichel-metalidruri, nichel-idrogeno, litio-ioni, sodio-cloruri metallici, cenni alle altre tecnologie di accumulo per applicazioni non aerospaziali.

SPECIFICITA’ DEI SISTEMI AEROSPAZIALI - Macchine per la generazione elettrica a bordo di aeromobili - Constant Speed Drive e Integrated Drive Generator - Auxiliary Power Unit e Ram Air Turbine - Controllo e gestione del carico elettrico - Lo stato del neutro negli impianti di bordo - Esempi di impianti elettrici a bordo di velivoli di diverse dimensioni - Peculiarità dell’impianto elettrico a bordo dei satelliti - Componenti principali, dimensionamento in potenza, rapporto peso/potenza - Tensioni nominali e problematiche di isolamento, legge di Paschen
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Il corso è strutturato in lezioni frontali, supportate da presentazioni proiettate a video. Le presentazioni sono messe a disposizione dal docente anticipatamente rispetto al loro utilizzo in aula. La struttura delle presentazioni ricalca fedelmente l'elenco delle tematiche che verranno presentate. Per tematiche che possono richiedere un approfondimento specifico, anche in risposta a richieste puntuali da parte degli studenti, potranno essere dettagliati alcuni concetti con supporto tradizionale (lavagna in aula). Sono previste sessioni specifiche dedicate ad esercitazioni numeriche in aula sulle tematiche trattate durante il corso.
E’ prevista una attività di laboratorio focalizzata sul funzionamento dei generatori fotovoltaici (curva caratteristica di una cella, influenza delle condizioni di funzionamento, perdite per mismatching e funzionamento dei diodi di by-pass)
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Sono messe a disposizione tutte le presentazioni che verranno proiettate durante il corso. Le presentazioni saranno condivise con gli studenti tramite Moodle, in modo che siano stampabili preliminarmente a quando verranno presentate in aula. Ciò consente un'agevole integrazione del materiale fornito con appunti di lezione, a cura degli studenti. Possono essere forniti a supporto documenti aggiuntivi per consentire agli studenti approfondimenti specifici su tematiche di particolare interesse. E’ fornito almeno un esercizio completo di dimensionamento di una linea secondo i criteri elettrico e termico (corredato dalle indicazioni del percorso di risoluzione e dei risultati).
Testi di riferimento:

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)