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M03 Fondamenti di Elettrologia

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Questo modulo fornisce una base per i moduli elettrici. Inizia con la struttura molecolare e le proprietà di isolanti, conduttori e semiconduttori e passa attraverso le basi di generatori e motori. È stato sviluppato per fornire una buona comprensione dei fondamenti dell’elettricità e darà la capacità di applicare e elaborare formule. Utilizzando interattività pratiche, questo modulo offre una grande comprensione dell’elettricità, del magnetismo e dei principi del motore / generatore CA e CC.

Questo modulo è richiesto per quegli ingegneri che studiano per le licenze B1 e B2.

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Descrizione

Questo modulo fornisce una base per i moduli elettrici. Inizia con la struttura molecolare e le proprietà di isolanti, conduttori e semiconduttori e passa attraverso le basi di generatori e motori. È stato sviluppato per fornire una buona comprensione dei fondamenti dell’elettricità e darà la capacità di applicare e elaborare formule. Utilizzando interattività pratiche, questo modulo offre una grande comprensione dell’elettricità, del magnetismo e dei principi del motore / generatore CA e CC.

Questo modulo è richiesto per quegli ingegneri che studiano per le licenze B1 e B2.

3.1 Teoria degli elettroni

Struttura e distribuzione delle cariche elettriche all’interno di: atomi, molecole, ioni, composti; struttura molecolare di conduttori, semiconduttori e isolanti.

3.2 Elettricità statica e conduzione

Elettricità statica e distribuzione di cariche elettrostatiche; leggi elettrostatiche di attrazione e repulsione; unità di carica, legge di Coulomb; conduzione di elettricità in solidi, liquidi, gas e vuoto.

3.3 Terminologia elettrica

I seguenti termini, le loro unità e i fattori che li influenzano: differenza di potenziale, forza elettromotrice, tensione, corrente, resistenza, conduttanza, carica, flusso di corrente convenzionale, flusso di elettroni.

3.4 Generazione di elettricità

Produzione di elettricità con i seguenti metodi: luce, calore, attrito, pressione, azione chimica, magnetismo e movimento.

3.5 Fonti di elettricità CC

Costruzione e azione chimica di base di: celle primarie, celle secondarie, celle al piombo, celle al nichel cadmio, altre celle alcaline; celle collegate in serie e in parallelo; Resistenza interna e suo effetto su una batteria; costruzione, materiali e funzionamento delle termocoppie; funzionamento delle fotocellule.

3.6 Circuiti CC

Legge di Ohm, tensione di Kirchoff e leggi attuali; calcoli utilizzando le leggi di cui sopra per trovare resistenza, tensione e corrente; significato della resistenza interna di una fornitura.

3.7 Resistenza / Resistore

(a) resistenza e fattori di influenza; resistenza specifica; codice colore resistore, valori e tolleranze, valori preferiti, potenze nominali; resistenze in serie e in parallelo; calcolo della resistenza totale utilizzando combinazioni serie, parallele e serie parallele; funzionamento e uso di potenziometri e reostati; operazione di Wheatstone Bridge;

(b) conduttanza del coefficiente di temperatura positivo e negativo; resistenze fisse, stabilità, tolleranza e limitazioni, metodi di costruzione; resistori variabili, termistori, resistori dipendenti dalla tensione; costruzione di potenziometri e reostati; costruzione del ponte di Wheatstone.

3.8 Potenza

Potenza, lavoro ed energia (cinetica e potenziale); dissipazione di potenza da un resistore; formula di potenza; calcoli riguardanti potenza, lavoro ed energia.

3.9 Capacità / Condensatore

Funzionamento e funzione di un condensatore; fattori che influenzano l’area di capacità delle piastre, distanza tra le piastre, numero di piastre, costante dielettrica e dielettrica, tensione di lavoro, tensione nominale; tipi, struttura e funzione dei condensatori; codice colore del condensatore; calcoli di capacità e tensione in circuiti in serie e in parallelo; carica e scarica esponenziale di un condensatore, costanti di tempo; test di condensatori.

3.10 Magnetismo

(a) Teoria del magnetismo; proprietà di un magnete; azione di un magnete sospeso nel campo magnetico terrestre; magnetizzazione e smagnetizzazione; schermatura magnetica; vari tipi di materiale magnetico; costruzione e principi di funzionamento degli elettromagneti; regole di chiusura della mano per determinare: campo magnetico attorno al conduttore che trasporta corrente;

(b) forza magnetomotrice, intensità di campo, densità del flusso magnetico, permeabilità, ciclo di isteresi, ritenzione, riluttanza alla forza coercitiva, punto di saturazione, correnti parassite; precauzioni per la cura e la conservazione dei magneti.

3.11 Induttanza / induttore

La legge di Faraday; azione di indurre una tensione in un conduttore che si muove in un campo magnetico; principi di induzione; effetti di quanto segue sull’intensità di una tensione indotta: intensità del campo magnetico, velocità di variazione del flusso, numero di spire del conduttore; induzione reciproca; l’effetto della velocità di variazione della corrente primaria e dell’induttanza reciproca sulla tensione indotta; fattori che influenzano l’induttanza reciproca: numero di spire nella bobina, dimensione fisica della bobina, permeabilità della bobina, posizione delle bobine l’una rispetto all’altra; Legge di Lenz e regole che determinano la polarità; back emf, autoinduzione; Punto di saturazione; usi principali degli induttori.

3.12 Teoria del motore / generatore CC

Teoria di base del motore e del generatore; costruzione e scopo dei componenti nel generatore DC; funzionamento e fattori che influenzano l’uscita e la direzione del flusso di corrente nei generatori CC; funzionamento e fattori che influenzano la potenza di uscita, la coppia, la velocità e la direzione di rotazione dei motori CC; motori in serie, avvolti in derivazione e composti; costruzione del generatore di avviamento.

3.13 AC Teoria

Forma d’onda sinusoidale: fase, periodo, frequenza, ciclo; valori di corrente istantanea, media, radice quadrata media, picco, picco-picco e calcolo di questi valori, in relazione a tensione, corrente e potenza; onde triangolari / quadrate; principi monofase / trifase.

3.14 Circuiti resistivi (R), capacitivi (C) e induttivi (L)

Relazione di fase di tensione e corrente nei circuiti L, C e R, parallelo, serie e serie parallelo; dissipazione di potenza nei circuiti L, C e R; impedenza, angolo di fase, fattore di potenza e calcoli di corrente; calcoli di potenza reale, potenza apparente e potenza reattiva.

3.15 Trasformatori

Principi di costruzione e funzionamento del trasformatore; perdite del trasformatore e metodi per superarle; azione del trasformatore in condizioni di carico e in assenza di carico; trasferimento di potenza, efficienza, segni di polarità; calcolo delle tensioni e delle correnti di linea e di fase; calcolo della potenza in un sistema trifase; corrente primaria e secondaria, tensione, rapporto spire, potenza, efficienza; trasformatori auto.

3.16 Filtri

Funzionamento, applicazione e usi dei seguenti filtri: passa basso, passa alto, passa banda, ferma banda.

3.17 Generatori AC

Rotazione del loop in un campo magnetico e forma d’onda prodotta; funzionamento e costruzione di generatori CA ad armatura rotante e di tipo a campo rotante; alternatori monofase, bifase e trifase; vantaggi e utilizzi delle connessioni trifase stella e triangolo; generatori a magneti permanenti.

3.18 Motori AC

Costruzione, principi di funzionamento e caratteristiche di: motori AC sincroni e asincroni sia monofase che polifase; metodi di controllo della velocità e senso di rotazione; metodi per produrre un campo rotante: condensatore, induttore, polo schermato o diviso.

M03 Fondamenti di Elettrologia

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Lingua

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Programma

Fondamenti elettricità – Parte 1
1.1 Teoria degli elettroni
1.2 La struttura atomica
1.3 Elementi
1.4 Composto
1.5 Molecola
1.6 Elettroni di valenza
1.7 ioni
1.8 Metalli e corrente
1.9 Conduttori, isolanti e semiconduttori
2.1 Elettricità statica
2.2 Forze attrattive e repulsive
2.3 Unità di carica
2.4 Legge di Coulomb
2.5 Distribuzione delle cariche elettrostatiche
2.6 Conduzione
3.1 Termini elettrici
3.1.1 Forza elettromotrice (emf)
3.1.2 Differenza potenziale (pd)
3.1.3 Tensione (V)
3.1.4 Corrente (I)
3.1.5 Resistenza (R)
3.1.6 Conduttanza (G)
3.1.7 Carica (Q)
3.1.8 Flusso di corrente convenzionale
3.1.9 Flusso di elettroni
4.1 Generazione di elettricità
4.2 Attrito
4.3 La termocoppia
4.4 Il catodo
4.5 L’effetto fotoelettrico
4.6 L’effetto piezoelettrico
4.7 Chimico
5.1 Pile o batterie
5.1.1 La cella o la batteria secondaria
5.1.1.1 La cella al piombo
5.1.1.2 La cella al nichel cadmio
5.1.1.3 La batteria agli ioni di litio
5.1.2 Simbolo della batteria
5.1.3 Collegamenti della batteria
5.1.4 Flusso di corrente
5.1.5 Capacità della batteria
5.1.6 Connessioni in serie e parallele
5.2 Celle a combustibile
5.2.1 La cella a combustibile a membrana a scambio protonico (PEM)
5.2.2 Altri tipi di celle a combustibile
5.3 Induzione elettromagnetica
6.1 Circuiti CC
6.2 Legge di Ohm
6.2.1 Circuiti in serie
6.2.2 Divisione di tensione
6.2.3 Circuiti paralleli
6.2.4 Circuiti serie / paralleli
6.3 Leggi di Kirchhoff
6.3.1 Prima legge di Kirchhoff
6.3.2 Seconda legge di Kirchhoff
7.1 Resistenza
7.2 Resistenze fisse
7.2.1 Tipi di resistori fissi
7.2.2 Codifica del resistore
7.3 Resistori variabili
7.4 Termistori
7.5 Resistori dipendenti dalla tensione
7.6 Il ponte di Wheatstone
8.1 Potenza, lavoro ed energia
8.1.1 Energia e lavoro
8.1.2 Potenza
8.1.3 Potenza nominale dei componenti
8.2 Resistenza interna
8.3 Teorema del trasferimento di potenza massima
9.1 Capacità
9.1.1 Condensatori in parallelo
9.1.2 Condensatori in serie
9.1.3 Tensione di lavoro
9.1.4 Corrente di dispersione
9.1.5 Codifica dei condensatori
9.2 Carica e scarica di un condensatore
9.2.1 Carica di un condensatore tramite un resistore (circuito CR)
9.2.2 Costante di tempo
9.2.3 Scarica di un condensatore attraverso un resistore
9.3 Tipi di condensatori
9.4 Test dei condensatori
9.4.1 Tipi non polarizzati
9.4.2 Tipi polarizzati

Fondamenti elettrici – Parte 2
10.1 La Terra come un magnete
10.1.1 L’angolo di inclinazione
10.1.2 Declinazione o variazione
10.2 Magneti
10.2.1 Proprietà di un magnete
10.3 Elettromagneti
10.3.1 Il solenoide
10.3.2 La regola della presa con la mano destra
10.3.3 Termini più magnetici
10.3.3.1 Permeabilità
10.4 Materiali magnetici
10.5 Magnetizzazione
10.5.1 La teoria dei domini
10.6 Smagnetizzazione
10.6.1 Il metodo della bobina
10.6.2 Maschiatura
10.7 Cura dei magneti
10.8 Schermatura magnetica (schermatura)
10.8.1 Riluttanza
10.8.2 Il ciclo di isteresi
10.8.2.1 Perdita di isteresi
10.8.2.2 Rimanenza
11.1 Induttanza
11.1.1 Mutua induzione
11.1.2 Il coefficiente di accoppiamento
11.1.3 Legge di Lenz
11.1.4 Autoinduttanza
11.1.5 Energia immagazzinata in un campo magnetico
11.1.6 Induttori
11.1.7 Tipi di induttori
11.2 Induttori in un circuito CC (LR)
11.2.1 L’effetto dell’induttanza (L) e della resistenza (R)
11.2.2 Costante di tempo
11.2.3 Decadimento della corrente in un circuito LR
11.2.4 Induttori in serie e in parallelo
12.1 Generatori DC
12.1.1 Teoria del generatore
12.1.2 Componenti di un generatore DC
12.1.2.1 L’armatura
12.1.2.2 Commutatore
12.1.2.3 Boccole e portaspazzole
12.1.2.4 Sistema di campo magnetico
12.1.2.5 Cuscinetti
12.1.3 Carico del generatore
12.1.4 Commutazione
12.1.5 Interpoli e avvolgimenti compensatori
12.1.6 Perdite in un generatore DC
12.1.7 Caratteristiche
12.1.8 Classificazione dei generatori
12.1.8.1 Generatore a magneti permanenti
12.1.8.2 Generatore eccitato separatamente
12.1.8.3 Generatori autoeccitati
12.1.8.3.1 Generatore di ferite in serie autoeccitato
12.1.8.3.2 Generatore di ferite da shunt autoeccitate
12.1.8.3.3 Generatore di ferite composte autoeccitate
12.1.9 Soppressione delle interferenze
12.2 Motori DC
12.2.1 Teoria
12.2.2 Il motore elettrico di base
12.2.3 Un pratico motore CC
12.2.3.1 Indietro emf
12.2.3.2 Coppia
12.2.3.3 Potenza
12.2.3.4 Scintille reattive e reazione dell’armatura
12.2.3.5 Controllo della velocità del motore
12.2.4 Tipi di motori CC
12.2.4.1 Motore in serie
12.2.4.2 Il motore in derivazione
12.2.4.3 Motore avvolto composto
12.2.4.4 Motore composto cumulativo
12.2.4.5 Motore differenziale composto
12.2.4.6 Inversione della rotazione di un motore
12.2.5 Perdite in un motore CC
12.3 Generatori di avviamento
12.4 Macchine a shunt lungo e corto

Fondamenti elettrici – Parte 3
13.1 Tensione e corrente alternate
13.2 Forma d’onda sinusoidale
13.2.1 Valori AC
13.2.2 Differenza di fase
13.3 Sistemi trifase
13.3.1 Generatori collegati a stella
13.3.2 Generatori collegati a delta
13.3.3 Tensioni trifase
13.3.3.1 Sistema trifase simmetrico
13.3.3.2 Sistema trifase bilanciato
13.3.3.2.1 Relazione tra le tensioni di linea e di fase
13.3.3.2.2 Potenza in un sistema trifase bilanciato
13.4 Onde quadrate
13.4.1 Proprietà di un’onda quadra
13.5 Forme d’onda triangolari
13.6 Forme d’onda a dente di sega
14.1 Circuiti in serie AC
14.1.1 Resistenza pura nei circuiti CA.
14.1.1.1 Potenza
14.1.2 Induttanza pura nei circuiti CA.
14.1.2.1 Potenza
14.1.3 Capacità pura nei circuiti CA.
14.1.3.1 Potenza
14.1.4 Induttanza e resistenza in serie
14.1.4.1 Impedenza
14.1.5 Capacità e resistenza in serie
14.1.6 Resistenza, induttanza e capacità in serie
14.1.6.1 Risonanza in serie
14.1.6.2 Selettività (Q)
14.1.6.3 Q e larghezza di banda
14.1.6.4 Ingrandimento del circuito
14.1.6.5 Riepilogo – Risonanza della serie
14.2 Circuiti AC paralleli
14.2.1 Resistenza / induttanza e capacità in parallelo
14.2.1.1 Risonanza parallela
14.2.1.2 Fattore Q
14.2.1.3 Riepilogo – Risonanza parallela
14.3 Uso di circuiti risonanti
14.4 Alimentazione nei circuiti CA
14.4.1 Fattore di potenza
15.1 Introduzione al trasformatore
15.1.1 Rapporto di rotazione
15.1.2 Rapporto di trasformazione
15.1.3 Perdite del trasformatore
15.1.4 Trasformatore a vuoto
15.1.5 Trasformatore sotto carico
15.1.6 Collegamenti del trasformatore
15.1.7 Punti di fase
15.2 Efficienza del trasformatore
15.2.1 Regolamento
15.3 Tipi di trasformatore
15.3.1 Trasformatori monofase
15.3.1.1 Trasformatori a bassa frequenza
15.3.1.2 Trasformatori ad alta frequenza
15.3.1.3 Trasformatori automatici
15.3.1.4 Trasformatore in quadratura o mutuo reattore
15.3.1.5 Trasformatore di corrente
15.3.1.5.1 Funzionamento
15.3.1.6 Trasformatori di adattamento dell’impedenza
15.3.2 Trasformatori trifase
16.1 Introduzione
16.2 Filtri passa basso
16.3 Filtri passa-alto
16.4 Filtri passa-banda
16.5 Filtri Band-Stop
16.6 Applicazioni
16.7 Differenziatori
16.8 Integratori

Fondamenti elettrici – Parte 4
17.1 Generatori AC
17.1.1 Tipo a magnete permanente
17.1.2 Tipo di armatura rotante
17.1.3 Tipo di campo rotante
17.1.4 Collegamento delle fasi
17.1.5 Il generatore senza spazzole
17.2 Forniture trifase
17.2.1 Potenza in un sistema trifase
18.1 Motori AC
18.2 Produzione di un campo rotante da un’alimentazione CA trifase
18.3 Motori a induzione
18.3.1 Il motore trifase
18.3.2 Tipo bifase
18.3.3 Il motore a fase divisa
18.4 Il motore sincrono
18.5 Il motore di isteresi
18.6 Il motore a palo ombreggiato

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