Ingegneria dell'Energia Elettrica - Electrical Engineering

MARIA SABRINA SARTO

Conoscenza dei meccanismi di accoppiamento del disturbo elettromagnetico, delle metodologie di protezione e soppressione del disturbo elettromagnetico.
Conoscenza delle tecniche di schermatura elettromagnetica; progettazione di schermi elettromagnetici
Misure per la compatibilità elettromagnetica

Prerequisiti del corso sono:
- metodi per l'analisi a risoluzioni di reti elettriche e di circuiti elettrici
- Campi EM in approssimazione quasi-statica
- Equazioni di propagazione dei campi elettromagnetici
- Fondamenti di elettrotecnica

Introduzione alla compatibilità elettromagnetica (CEM): generalità sulla CEM, bipoli passivi ad alta frequenza, unità di misura.

Sorgenti di disturbi elettromagnetici: classificazione delle sorgenti, sorgenti naturali, sorgenti artificiali non intenzionali, sorgenti artificiali intenzionali, scariche di elettricità statica, impulso elettromagnetico.

Modi di accoppiamento elettromagnetico: caratteristiche di disturbi elettromagnetici,accoppiamenti conduttivo, induttivo, capacitivo, elettromagnetico.

Linea unificare a costanti distribuite: modelli di simulazione nel dominio della frequenza, linea come un doppio bipolo.

Linea multifilare: modelli di simulazione nel dominio della frequenza, cavo coassiale, analisi modale, linea come multipolo a due porte.

Diafonia: linea unifilare con linea unifilare, con linea bifilare, con linea bifilare twistata a bassa frequenza. Linea unifilare con linea unifilare ad alta frequenza.

Tecniche di protezione dai disturbi condotti: circuiti bilanciati, bobine di blocco, filtri, dispositivi per isolamento galvanico, dispositivi di protezione dalle sovratensioni.

Collegamenti a massa: la massa, i collegamenti, collegamento a massa dello schermo di cavi. .

Misura di emissione e suscettività condotte: ricevitori, adattatori di impedenza, stabilizzatore dell’impedenza di rete, condensatori di accoppiamento, sonde di tensione e di corrente, configurazioni di prova.

Emissione elettromagnetica irradiata: onda elettromagnetica piana, dipolo elettrico e dipolo magnetico elementari, campo vicino e campo lontano, impedenza d’onda, campo elettromagnetico irradiato da configurazioni di dipoli elettrici, emissione elettromagnetica irradiata da correnti di modo comune e di modo differenziale, il campo elettromagnetico irradiato da linee unifilari. Il campo elettrico ed il campo magnetico emessi da linee multifilari a frequenza industriale.

Suscettività irradiata di linee unifilari: linea unifilare eccitata da onda elettromagnetica piana, onda primaria e onda riflessa dal piano, le equazioni di propagazione nel dominio della frequenza, formulazioni con tensioni di fase e tensioni scatterate, calcolo degli effetti indotti, cenni sulla suscettività irradiata di linee multifilari.

Misura di emissione e suscettività irradiate: antenne, grandezze caratteristiche, dipolo elettrico e dipolo magnetico, antenne a larga banda, sonde di campo elettrico e di campo magnetico, configurazioni di prova,prove in sito aperto, misure a frequenza industriale, prove in sito chiuso, camere schermate, anecoiche, riverberanti, celle TEM, celle GTEM.

Schermatura del campo elettromagnetico: efficienza di schermatura, campi stati e campi dinamici, il modello della linea di trasmissione, schermi conduttori, schermatura a bassa frequenza e a radiofrequenza, schermi piani multistrato, cenni su schermi volumetrici, con aperture, trasparenti.

Materiali per la compatibilità elettromagnetica. Modellistica elettromagnetica di materiali compositi. Materiali radar assorbenti. Film sottili. Metalli trasparenti.

Esposizione delle persone ai campi elettromagnetici: effetti biologici a bassa frequenza e a radiofrequenza, ambienti elettromagnetici critici, controllo e protezioni.
Elementi di normative di CEM.

Laboratorio di calcolo: simulazione di bipoli reali nel dominio della frequenza, modi di accoppiamento, simulazione di linea aerea multifilare, simulazione di un cavo coassiale sul piano, propagazione in cavo coassiale, diafonia a bassa frequenza e ad alta frequenza, filtri, emissione elettromagnetica a bassa frequenza e ad alta frequenza, suscettività irradiata in regime sinusoidale e in regime transitorio, trasformata discreta di Fourier di onde transitorie, efficienza di schermatura di schermi piani, indefiniti.

Laboratorio di misura: spettro in frequenza di bipoli reali, propagazione su linee e diafonia, emissione e suscettività condotte, filtri, antenne e sensori, efficienza di schermatura di schermi piani, film sottili e materiali compositi.

Dispense e materiale di approfondimento del docente disponibili su Moodle Sapienza.
"Compatibilità Elettromagnetica", Marcello D'Amore, edizioni Siderea.
Lezioni registrate e appunti delle lezioni disponibili sul canale Classroom del docente al quale si può accedere utilizzando il codice Classroom: cvpqioz

Il corso si svolge in modalità frontale con lezioni teoriche, esercitazioni di calcolo ed esercitazioni di laboratorio

La frequenza non è obbligatoria ma fortemente consigliata.

L'same si svolge mediante unica prova orale finalizzata ad accertare la conoscenza acquisita negli argomenti del programma del corso.

Esempi di domande di esame sono:
- Modalità di accoppiamento del disturbo elettromagnetica: differenza tra disturbo ed interferenza elettromagnetica;
- Modalità di protezione dal disturbo condotto;
- Modalità di protezione dal disturbo irradiato;
- La schermatura elettromagnetica: calcolo dell'efficienza di schermatura di uno schermo piano illuminato da un'onda piana;
- Siti di misura per la Compatibilità Elettromagnetica.

• Introduzione al corso. Introduzione alla compatibilità elettromagnetica: definizioni e terminologia tecnica. Disturbi elettromagnetici ed interferenze elettromagnetiche. Suscettività ed emissione. Sorgenti di disturbo. Fulminazione (1a settimana)
  • Testi di riferimento: Dispense e materiale di approfondimento del docente disponibili su Moodle Sapienza."Compatibilità Elettromagnetica", Marcello D'Amore, edizioni Siderea.


• Modalità di accoppiamo dei disturbi elettromagnetici. Bipoli reali: parametri parassiti, diagrammi di Bode. Esercitazione di calcolo su caratterizzazione di bipoli passivi reali. Esercitazione di laboratorio su caratterizzazione di bipoli passivi reali a radio frequenza (2a settimana)
  • Testi di riferimento: Dispense e materiale di approfondimento del docente disponibili su Moodle Sapienza."Compatibilità Elettromagnetica", Marcello D'Amore, edizioni Siderea.


• Accoppiamento
  conduttivo, capacitivo, induttivo, elettromagnetico. Cavo
  coassiale: analisi modale, modello a due porte. Diafonia: Linea unifilare con
  unifilare/bifilare/bifilare twistata. Laboratorio di calcolo  (3a settimana)
  • Testi di riferimento: Dispense e materiale di approfondimento del docente disponibili su Moodle Sapienza. "Compatibilità Elettromagnetica", Marcello D'Amore, edizioni Siderea.


• Tecniche di Protezione dai disturbi condotti e collegamenti a massa. Massa di alimentazione, massa di segnale, massa di sicurezza. Circuiti bilanciati, bobine di blocco, filtri,
  isolamento galvanico. Protezioni da sovratensioni. Collegamenti di massa di cavi schermati Laboratorio di misura: crosstalk di linee, prove con
  filtri  (4a settimana)
  • Testi di riferimento: Dispense e materiale di approfondimento del docente disponibili su Moodle Sapienza."Compatibilità Elettromagnetica", Marcello D'Amore, edizioni Siderea.


• Emissione e Suscettività Condotte. Misure condotte: Ricevitori, adattatori, impedenze, sonde. Configurazioni
  di prova. Laboratorio di misura: LISN, emissione/suscettività
  condotte  (5a settimana)
  • Testi di riferimento: Dispense e materiale di approfondimento del docente disponibili su Moodle Sapienza. "Compatibilità Elettromagnetica", Marcello D'Amore, edizioni Siderea.


• Emissione e Suscettività Irradiate. Onda EM piana, dipoli elettrici e magnetici. Campo
  vicino/lontano, impedenza d’onda. Emissioni da linee unifilari e multifilari. Suscettività
  irradiata: linee unifilari e multifilari. Laboratorio di calcolo:
  emissione/suscettività irradiate  (6a settimana)
  • Testi di riferimento: Dispense e materiale di approfondimento del docente disponibili su Moodle Sapienza."Compatibilità Elettromagnetica", Marcello D'Amore, edizioni Siderea.


• Misure Irradiate e Ambienti di Prova. Antenne: caratteristiche, dipoli, antenne a larga banda. Sonde
  di campo E/H. Configurazioni di prova: Sito aperto. Camere schermate,
  anecoiche, TEM, GTEM, riverberanti. Laboratorio di misura: misure irradiate,
  antenne e sensori  (7a settimana)
  • Testi di riferimento: Dispense e materiale di approfondimento del docente disponibili su Moodle Sapienza. "Compatibilità Elettromagnetica", Marcello D'Amore, edizioni Siderea.


• Schermatura Elettromagnetica. Efficienza di schermatura. Modello linea di trasmissione per il calcolo della schermatura elettromagnetica di schermi piani infiniti illuminati da onda piana. Progettazione di schermi piani. Schermi
  conduttori: piani, multistrato, volumetrici, con aperture. Schermatura a bassa
  e alta frequenza. Laboratorio di calcolo. Laboratorio di misura: efficienza schermatura
  (schermi piani, film, materiali compositi)  (8a settimana)
  • Testi di riferimento: Dispense e materiale di approfondimento del docente disponibili su Moodle Sapienza. "Compatibilità Elettromagnetica", Marcello D'Amore, edizioni Siderea.


• Materiali per la CEM, Normativa ed Esposizione dell persone ai campi elettromagnetici. Materiali radar assorbenti, film sottili, metalli
  trasparenti. Modellistica EM di materiali compositi. Esposizione delle persone ai campi
  EM: effetti biologici LF e RF. Ambienti critici, protezioni. Elementi di
  normative di CEM: overview CEI, IEC, FCC. Laboratorio di misura: test
  materiali e misure di coefficiente di riflessione di materiali assorbenti elettromagnetici  (9a settimana)
  • Testi di riferimento: Dispense e materiale di approfondimento del docente disponibili su Moodle Sapienza. "Compatibilità Elettromagnetica", Marcello D'Amore, edizioni Siderea.