CdSINGEGNERIA ELETTRICA
Codice962II
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| MISURE E SENSORI PER LA COMPATIBILITA' ELETTROMAGNETICA | ING-INF/07 | LEZIONI | 60 |
|
Il corso si propone di fornire conoscenze sui principali problemi di compatibilità elettromagnetica nei sistemi elettrici ed elettronici. Gli studenti acquisiranno competenze teoriche accanto alle conoscenze sulla strumentazione di base per le misure di compatibilità elettromagnetica. Inoltre, saranno fornite conoscenze sulle prove di emissione e immunità sia condotte che radiate e sulle modalità di schermatura.
The course aims to introduce basic principles of electromagnetic compatibility in electrical/electronic systems.
La verifica delle conoscenze avverrà attraverso una prova orale.
The knowlegde verification will be through an oral test.
Lo studente avrà acquisito familiarità con i concetti generali delle problematiche di misura per la compatibilità elettromagnetica e dei principiali sensori impiegati.
The student will be familiar with general concepts of measurements and sonsors for electromagnetic compatibility.
Durante la prova d’esame saranno valutate le conoscenze dello studente sulla compatibilità elettromagnetica.
During the final test, the student's knowledge on electromagnetic compatibility.
Lo studente potrà acquisire familiarità con le misure e i sensori per la compatibilità elettromagnetica.
The student will become familiar with the principles of electromagnetic compatibility and related instrumentation.
Durante la prova d’esame sarà verificata la capacità dello studente di saper valutare i problemi generali della compatibilità elettromagnetica.
During the final test, the student's ability to evaluate general aspects of electromagnetic compatibility issues will be judged.
Conoscenze di analisi, fisica generale, misure e elettromagnetismo.
Knowledge of analysis, physics, measurements and electromagnetism.
Lezioni frontali ed alcune esercitazioni sperimentali.
Frontal lessons and some practice exercises.
1) INTRODUZIONE
Concetto di interferenza elettromagnetica e di compatibilità elettromagnetica - Enti normativi e standard di riferimento - Marcatura CE - Definizioni e cause di interferenza - Interferenza intrasystem e intersystem
2) LINEE DI TRASMISSIONE
Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo - Equazione delle onde - Onda piana uniforme - Polarizzazione lineare, circolare e ellittica - Cavi e collegamenti - Dimensioni elettriche - Linee di trasmissione nel dominio del tempo - Equazione delle onde - Linee di trasmissione nel dominio della frequenza - Equazione dei telegrafisti - Soluzione di tipo viaggiante e di tipo stazionario – Adattamento di una linea - Linee con perdite - Attenuazione - Riflettometria nel dominio del tempo
3) NORMATIVA EMC
Normativa su emissioni condotte e radiate - Requisiti legislativi e del costruttore - Requisiti per Stati Uniti - Requisiti per gli altri paesi - Vincoli di progetto
4) ANALISI SPETTRALE DI SEGNALI
Analisi spettrale di segnali - Segnali periodici - Serie di Fourier del treno di impulsi rettangolari - Proprietà della serie di Fourier - Forme d'onda lineari a tratti - Serie di Fourier del treno di impulsi trapezoidali – Inviluppi Spettrali - Sistemi lineari - Segnali non periodici
5) EMISSIONI CONDOTTE E SUSCETTIVITA’ CONDOTTA
Emissioni condotte e suscettività condotta –Rete di stabilizzazione dell'impedenza (LISN) - Analizzatore di Spettro - Analizzatore a sintonia variabile - Correnti di modo comune e di modo differenziale - Filtri di alimentazione - Alimentatori e loro componenti - Misure di emissioni condotte - Suscettibilità condotta - Classificazione risultati test - Misure di immunità condotta da disturbi a radiofrequenza - Rete di accoppiamento/disaccoppiamento - Sonda di corrente ad iniezione - Misure di immunità condotta da impulsi di sovratensione (Surge) - Treni di impulsi di sovratensione (Burst) - Buchi di tensione e brevi interruzioni.
6) ANTENNE
Dipolo elettrico elementare - Antenne filari - Distribuzione di corrente e di campo di dipolo elettrico corto e dipolo a mezz'onda - Parametri antenna in trasmissione - Altezza efficace - Diagramma di irradiazione - Direttività - Guadagno - Efficienza d'antenna - Impedenza di ingresso – Calcolo resistenza di irradiazione e direttività di antenne filari - Spira elementare - Teorema di dualità - Antenne su piano di massa - Teorema delle immagini -Antenne a stilo - Polarizzazione di un'antenna - Parametri di un'antenna in ricezione - Altezza efficace in ricezione - Area efficace - Formula del collegamento
7) EMISSIONI RADIATE E SUSCETTIVITA’ RADIATA
Emissioni condotte - Campo irradiato da correnti di modo differenziale - Campo irradiato da correnti di modo comune - Riduzione del livello di emissioni radiate - Misure di emissioni radiate - Fattore d'antenna - Sensori di misura di campo elettromagnetico - Bilanciamento di un'antenna filare - Antenne per misure a banda larga – Antenna biconica - Antenna Yagi-Uda - Antenna logperiodica - Suscettibilità radiata - Misure di immunità radiata da sorgenti a radio frequenza - Misure di immunità radiata da campi magnetici a 50 Hz
8) SITI DI MISURA
Siti di misura - Open site - Camera anecoica - Cella TEM - Cella GTEM
9) SCHERMI
Schermature - Shielding Effectiveness - Schermatura di sorgenti in campo lontano - Analisi in frequenza della Shielding Effectiveness - Schermi multilamina - Schermo composito - Schermo doppio - Schermatura di sorgenti in campo vicino - Sorgenti ad alta e bassa impedenza - Perdite per riflessione per sorgenti ad alta e bassa impedenza - Schermatura di sorgenti di tipo magnetico a bassa frequenza
10) ALTRI PROBLEMATICHE EMC
Scariche elettrostatiche - Circuito di scarica – Effetti delle scariche e mitigazione - Immunità hardware - Normativa 61000-4-2 - Collegamenti a massa – Cenni alla diafonia - Linee di trasmissione multi-conduttore - Diafonia nel dominio della frequenza – Mutuo accoppiamento induttivo e capacitivo - Tecniche di mitigazione diafonia - Effetti dell'esposizione a campi elettrici e magnetici - Linee guide ICNIRP - Esposizione dei lavoratori - Analizzatore di campo portatile e relative sonde - Esposizione della popolazione - Campi generati da elettrodotti
1) Introduction
Course introduction – Basic concepts – Electromagnetic Interference and Electromagnetic Compatibility – Standards and Regulations – CE marking – Interference sources – Intrasystem/Intersystem interferences
2) Transmission lines
Maxwell Equation –Plane Wave – Linear, circular and elliptical polarization- Cables and connections – Time domain transmission line – Frequency domain transmission line – Travelling waves – Steady-state waves – Multiple-lines connections – Smith Chart – Impedance matching – Losses transmission lines – Coaxial cable – Time-domain reflectometry
3) EMC Requirements
Requirements on conducted and radiated emissions – Requirements for commercial products – Additional product requirements
4) Signal Spectra
Fourier series of periodic signals - Response of linear systems to periodic input signals - Spectra of digital waveforms – Spectral bounds for trapezoidal waveforms – Linear systems – Spectra of nonperiodic waveforms
5) Conducted emission and conducted susceptibility
Conducted emissions - Line Impedance Stabilization Network (LISN) – Spectrum Analyzer - Common-mode currents – Differential-mode currents – Power filters – Power supply – Measurements of conducted emissions – Conducted susceptibility – Measurements of conducted susceptibility – Surge – Burst – Electrical fast transient
6) Antennas
Short electric dipole – Electrically-small loop – Wire antennas - Current distributions – Parameters of transmitting/receiving antenna – Link budgets – EMC antennas – Image Theorem - Antenna polarization
7) Radiated emission and radiated susceptibility
Radiated emissions – Near-field and far-field concepts – Measurements of radiated emissions – Biconical antenna – Yagi-Uda and log-periodic antennas - Radiated susceptibility - Measurements of radiated susceptibility from radiated electromagnetic field and power frequency
8) Measurement sites
Sites for EMC measurements - Open Area Test Site – Anechoic chamber – Semi-anechoic chamber – Reverberation chamber – TEM Cell – GTEM Cell
9) Shielding
Electromagnetic screens – Near-field Shielding Effectiveness – Far-field Shielding Effectiveness – Stratified screens - Low-Frequency, Magnetic Field Shielding - Effect of Apertures
10) Other EMC Issues
Electrostatic discharge – Crosstalk – Effect of electromagnetic-field exposure
- Clayton R.Paul,"Introduction to Electromagnetic Compatibility", Wiley 2005.
- M. Pozar, "MicrowaveEngineering", Wiley, 2011.
- L. Stutzman, G. A. Thiele, "Antenna Theory and Design", 3rd Edition, Wiley, 2013.
- A. Balanis, "Antenna Theory", 3rd Edition, Wiley, 2005.
- Dipak L. Sengupta, Valdis V.Liepa, "Applied Electromagnetics and Electromagnetic Compatibility", Wiley, 2006.
- Kenneth L. Kaiser, "Electromagnetic Compatibility Handbook", CRC Press, 2005.
- ICNIRP Regulations 1998
- Slide fornite dal docente
- Clayton R.Paul,"Introduction to Electromagnetic Compatibility", Wiley 2005.
- M. Pozar, "MicrowaveEngineering", Wiley, 2011.
- L. Stutzman, G. A. Thiele, "Antenna Theory and Design", 3rd Edition, Wiley, 2013.
- A. Balanis, "Antenna Theory", 3rd Edition, Wiley, 2005.
- Dipak L. Sengupta, Valdis V.Liepa, "Applied Electromagnetics and Electromagnetic Compatibility", Wiley, 2006.
- Kenneth L. Kaiser, "Electromagnetic Compatibility Handbook", CRC Press, 2005.
- ICNIRP Regulations 1998
- Notes provided by the teacher
Prova orale
Oral text