Docente/i: Paolo Di Barba   Maria Evelina Mognaschi  

Denominazione del corso: Elettrotecnica industriale
Codice del corso: 503066
Corso di laurea: Ingegneria Elettrica
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/31
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Elettrica
Crediti formativi: CFU 12
Sito web del corso: http://www-3.unipv.it/electric/cad/

Obiettivi formativi specifici

Apprendere le equazioni di Maxwell e le loro applicazioni all’ingegneria elettrica, attraverso l'uso di metodi analitici e numerici. L’insegnamento prevede un’attività di laboratorio finalizzata a un duplice scopo: apprendere l’uso di codici di calcolo per l’analisi numerica dei campi elettrici e magnetici, imparare l’utilizzo di sonde di campo per la misura di campi condotti e radiati in bassa e alta frequenza. La conoscenza della principale normativa tecnica in materia di compatibilità elettromagnetica completerà l’attività di laboratorio.

Programma del corso

Elementi di analisi vettoriale
Teorema di unicità di Helmholtz. Teorema di reciprocità di Green. Problema al contorno: formulazioni in campo e in potenziale.

Vettori descrittivi e legge costitutiva
Campo elettrostatico, campo magnetostatico, campo di conduzione. Calcolo di campi stazionari a partire dalle equazioni di Maxwell. Calcolo di campi stazionari mediante le funzioni di Green.

Azioni meccaniche nei campi stazionari
Principio dei lavori virtuali. Tensore degli sforzi di Maxwell. Legge di Lorentz. Calcolo di forze e coppie.

Metodi analitici per l’analisi di campi stazionari
Principio delle immagini. Metodo di separazione delle variabili.

Metodi numerici per l’analisi di campi stazionari
Metodo degli elementi finiti in 2D. Simulazione campistica di grandezze locali e globali. Principi di progettazione assistita da calcolatore di dispositivi elettrici e magnetici.

Campi tempo varianti
Soluzioni nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza. Equazione della diffusione. Correnti parassite: reazione forte e reazione debole. Equazione delle onde. Onde piane. Approssimazione di campo vicino e di campo lontano. Principi di compatibilità elettromagnetica.

Progettazione assistita da calcolatore
Introduzione alla progettazione assistita da calcolatore con l’utilizzo di codici di calcolo commerciali basati sul metodo degli elementi finiti. Guida all’uso di codici di Infolytica Corporation. Analisi agli elementi finiti di un semplice dispositivo elettrico o magnetico.

LABORATORIO DI ELETTROTECNICA INDUSTRIALE
Campi in bassa e alta frequenza, propagazione onde elettromagnetiche, approssimazione in onda piana, rifrazione e riflessione. Campo vicino e campo lontano, spettro elettromagnetico Effetti biologici campi EM. ICNIRP, Legislazione italiana ed europea e norme. Il caso degli elettrodotti: calcolo fasce di rispetto e DPA, criteri per la riduzione dell’induzione magnetica, altre sorgenti di campo in bassa frequenza (50Hz). Sorgenti di campo in bassa frequenza(>50Hz) e sorgenti di campo in alta frequenza(MHz). Misura di campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici: misure in banda larga e banda stretta Norme sugli elettrodomestici Antenne: Proprietà delle antenne (polarizzazione, direttività e guadagno), Tipi di antenne, Antenne per telefonia mobile (diagramma di radiazione), modulazione del segnale e spettro del segnale modulato Strumentazione per la misura del campo elettromagnetico emesso da antenne Tecniche per la valutazione dell’esposizione umana (calcolo), considerazione sulla valutazione degli effetti dei campi elettromagnetici con modelli umani (studi effettuati) Esempi: Saldatrici, Piani cottura ad induzione, schermatura ESERCITAZIONI Laboratorio di calcolo elettrodotti, Misure microonde e Misure vicino ad apparecchi domestici, Misure nei pressi di elettrodotti , Misure campo elettromagnetico emesso da antenne

Prerequisiti

Argomenti di: teoria dei circuiti, elettrotecnica, metodi matematici per l'ingegneria, calcolo numerico.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 90
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

P. Di Barba, A. Savini, and S. Wiak. Field models in electricity and magnetism.. Springer, 2008.

Dispense fornite durante il corso.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame finale consisterà nello sviluppo di due casi di studio: uno studio agli elementi finiti e un problema inverso. Questi lavori saranno discussi in sede di esame. Durante il colloquoi verranno fatte alcune domande sulla parte di Laboratorio di Elettrotecnica Industriale.