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    Alessandro FORMISANO

    Insegnamento di COMPATIBILITA' ELETTROMAGNETICA

    Corso di laurea magistrale in INGEGNERIA ELETTRONICA

    SSD: ING-IND/31

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Il corso presenta i principali fenomeni di interferenza elettromagnetica a frequenza industriale, considerando modelli semplificati, in grado tuttavia di prevedere gli aspetti principali e di consentire la progettazione di strumenti di riduzione del disturbo.
    Sono anche introdotti gli strumenti e i metodi per la misura delle interferenze e i principali aspetti della normativa del settore.

    Testi di riferimento

    C.R. Paul. Introduzione alla Compatibilità elettromagnetica, Hoepli

    Henry Ott, Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, WileyBlackwell

    Obiettivi formativi

    Conoscenze e capacità di comprensione dei fenomeni di interferenza elettromagnetica di tipo condotto e radiato alla base dei problemi di compatibilità elettromagnetica, conoscenza dei principi del filtraggio e dello schermaggio, conoscenza delle norme del settore.
    Capacità di applicare le conoscenze apprese allo studio di problematiche di interferenza elettromagnetica di interesse per le applicazioni industriali.

    Prerequisiti

    Conoscenza e capacità di risolvere problemi di analisi circuitale, con circuiti sia lineari che non lineari, come fornite nei corsi di Elettrotecnica ed Elettronica
    Conoscenza e capacità di analizzare campi elettromagnetici, sia con modelli diffusivi che propagativi, come fornite nei corsi di Fisica II, Elettrotecnica e Campi Elettromagnetici.
    Capacità di usare programmi di analisi e di simulazione numerica.

    Metodologie didattiche

    Il corso si svolge principalmente mediante lezioni di tipo tradizionale, ma prevede numerose esercitazioni in laboratorio, e la preparazione di un elaborato originale di tipo sperimentale o numerico.

    Metodi di valutazione

    L'esame si articola in un momento di presentazione dell'elaborato originale, e in un momento di verifica orale delle competenze apprese.
    L'esito soddisfacente della prima parte condiziona l'accesso alla seconda.
    La valutazione è data per 1/5 dall'originalità del tema scelto, per 2/5 dalla qualità del lavoro svolto, per 1/5 dalla presentazione del lavoro, e per il restante 1/5 dall'esito del colloquio di verifica finale.

    Programma del corso

    Introduzione alle problematiche della C.E.I. in ambienti industriali
    - Richiami sulle equazioni di Maxwell
    - Metodi e strumenti numerici per la risoluzione dei problemi di circuiti e campi elettromagnetici

    Normativa del settore della C.E.M.
    - Cenno alle principali norme del settore
    - Definizione dei limiti di campo
    - Strumenti per le prove di compatibilità

    Modellizzazione dei componenti non ideali
    - Modelli per elementi discreti
    - Calcolo di parametri di induttanza e capacità per semplici collegamenti
    - Modello reale dell’alimentatore
    - L’interruttore meccanico
    - Il trasformatore

    Fenomeni di tipo condotto
    - Modelli equivalenti
    - Stima degli effetti prodotti dalla non idealità dei componenti
    - Suscettività ed emissione
    - Modelli numerici per lo studio dei fenomeni condotti
    - Misura dei fenomeni condotti: la LISN
    - Metodi per la riduzione delle interferenze condotte: filtri di linea, induttanze di blocco

    Fenomeni di tipo radiativo
    - Modelli equivalenti
    - Stima degli effetti prodotti dalla non idealità dei componenti e dalla presenza di sorgenti indesiderate
    - Suscettività ed emissione
    - Modelli numerici per lo studio dei fenomeni radiativi
    - Misura dei fenomeni di interferenza radiata: la camera anecoica
    - Metodi per la riduzione delle interforze radiate
    - Schermi elettromagnetici

    Diafonia
    - Definizione della diafonia
    - Modello a linea multipla
    - Accoppiamenti capacitivo ed induttivo
    - Cavi schermati
    - Cavi intrecciati

    Sistemi di terra
    - Definizione del concetto di “massa”
    - Masse a punto singolo e a punto multiplo
    - Piani di massa
    - Anelli di massa e metodi per l’ottimizzazione delle massa

    Fenomeni di interferenza elettromagnetica negli azionamenti elettrici

    Cenni alla normativa italiana sull’esposizione delle persone ai campi elettromagnetici e misura dei livelli di esposizione

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The course introduces the main aspects of the electromagnetic interference at industrial frequency, considering simplified models, able to describe the main aspects and to allow the design of noise reduction instruments.
    The tools and methods for measuring interference and the main aspects of the legislation of the sector are also introduced.

    Textbook and course materials

    C. R. Paul, "Introduction to Electromagnetic Compatibility", Wiley & Sons
    Henry Ott, Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, WileyBlackwell

    Course objectives

    Knowledge and understanding of the electromagnetic interference phenomena of conducted and radiated type, at the base of the problems of electromagnetic compatibility; knowledge of the principles of filtering and shielding, knowledge of the legislation of the sector.
    Ability to apply the knowledge learned to the study of electromagnetic interference problems of interest for industrial applications.

    Prerequisites

    Knowledge and ability to solve problems of circuit analysis, with both linear and non-linear circuits, as provided in the courses of Electrotechnics and Electronics
    Knowledge and ability to analyze electromagnetic fields, both with diffusive and propagation models, as provided in the courses of Physics II, Electrotechnics and Electromagnetic Fields.
    Capability of using numerical analysis and simulation codes.

    Teaching methods

    The course is mainly carried out through traditional lessons, but it includes numerous exercises in the laboratory, and the preparation of an original experimental or numerical project.

    Evaluation methods

    The exam is divided into a moment of presentation of the work, and in a moment of oral examination about the learned skills.
    The satisfactory outcome of the first part conditions access to the second part.
    The evaluation is given for 1/5 from the originality of the chosen theme, for 2/5 from the quality of the work done, for 1/5 from the presentation of the work, and for the remaining 1/5 from the outcome of the final verification

    Course Syllabus

    Introduction to the Electromagnetic Compatibility in industrial environments
    - Maxwell's equations
    - Numerical methods and tools for solving problems in circuits and electromagnetic fields

    Regulations of the E.M.C.
    - Reference to the main regulations of the sector
    - Definition of field limits
    - Compatibility test tools

    Modeling of non-ideal components
    - Models for discrete elements
    - Calculation of inductance and capacity parameters for simple connections
    - Real model of the power supply
    - The mechanical switch
    - The transformer

    Conducted phenomena
    - Equivalent models
    - Estimation of the effects produced by the non-ideality of the components
    - Susceptibility and Emissivity
    - Numerical models for the study of the conducted phenomena
    - Measurement of the conducted phenomena: the LISN
    - Methods for reducing conducted interference: line filters, block inductances

    Radiative type phenomena
    - Equivalent models
    - Estimation of the effects produced by the non-ideality of the components and the presence of unwanted sources
    - Susceptibility and Emissivity
    - Numerical models for the study of radiative phenomena
    - Measurement of radiated interference phenomena: the anechoic chamber
    - Methods for reducing radiated interference
    - Electromagnetic screens

    Crosstalk
    - Definition of crosstalk
    - Multiple conductors line model
    - Capacitive and inductive couplings
    - Shielded cables
    - Braided cables

    Grounding systems
    - Definition of the concept of "mass" and “ground”
    - Single-point and multi-point grounding schemes
    - Ground plans
    - Ground rings and methods for mass optimization

    Phenomena of electromagnetic interference in electric drives

    Outline of Italian legislation on exposure of people to electromagnetic fields and measurement of exposure levels

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