Applicazioni Industriali dell' Elettromagnetismo - Teoria

PROGRAMMA DETTAGLIATO 2014
Decibels: dB come unità relativa – dB come unità assoluta (dBmicroV, dBA, dB V/m, etc ) – passaggio da dBm a
dBmicroV per sistemi a 50 ohmFourier: sviluppo di segnali periodici – rappresentazione monolaterale - inviluppi spettrali e loro uso –
inviluppo spettrale di un segnale periodico trapezoidale .
Richiami di elettromagnetismo: equazioni di maxwell – condizioni al contorno – principio delle immagini –
Poynting -potenziali – dipolo elettrico elementare (campo lontano e campo vicino – impedenza d’onda in
campo vicino) – dipolo magnetico elementare (campo lontano e campo vicino – impedenza d’onda in
campo vicino)
Onde piane: impedenza d’onda – propagazione – propagazione in mezzi con perdite (spessore di
penetrazione per effetto pelle)
Interazioni: perdite nei dielettrici – costante dielettrica complessa – angolo di perdita (tang delta) -
andamento con la frequenza – caratteristiche dell’acqua – dipendenza dalla temperatura – Perdite nei
materiali ferromagnetici – perdite per isteresi – perdite per correnti parassite – permeabilità magnetica
complessa – circuiti magnetici: riluttanza- dipendenza della permeabilità dall’intensità di H (problemi vicino
alla saturazione)-
Frequenze ISM: concetto di frequenza assegnata per le applicazioni ISM – alcuni esempi
Generatori a RF: principio di funzionamento del tubo a vuoto – circuito equivalente in alta frequenza –
principio funzionamento oscillatore a tre punti – schema Hartley – Il problema dell’adattamento in uscita –
reti di adattamento (saperne bene una ad esempio quella ad L) – saper descrivere anche qualitativamente i
problemi che limitano l’uso dei tubi in alta frequenza: presenza di parassiti, tempi di transito etc)
Componenti reali ed elementi parassiti:circuito equivalente di un condensatore reale – causa della
induttanza parassita – tipo di risonanza che ne risulta – circuito equivalente di un’induttore reale – causa
della capacità parassita – tipo di risonanza che ne deriva Riscaldamento a induzione:principio del riscaldamento a induzione (legge di faraday lenz) – calcolo del
campo H – campo nei solenoidi e nei toroidi – esempio di calcolo della potenza dissipata in un tubo di
materiale conduttore esposto ad un campo uniforme (con ipotesi di campo imperturbato dall’oggetto) –
differenza tra il campo sotto un anello di corrente e quello sotto un applicatore a spirale – fornelli a
induzione: struttura tipica - modello a trasformatore del fornello a induzione: verso delle correnti indotte
sul carico – significato di pallini nello schema del trasformatore - effetto sull’impedenza di ingresso di un
carico conduttore - effetto di un carico ferromagnetico – perché si usa il filo di Litz – vantaggi e svantaggi
rispetto al riscaldamento tradizionale.
Riscaldamento a RF e applicatori RF: applicatori a RF – applicatore a condensatore – capacità totale –
svantaggi relativi alla componente normale al campione – come realizzare applicatori con componente di
campo tangente – applicatore per campioni cilindrici – punti critici : fuoriuscita ci campo dalle fessure e
variazione delle caratteristiche del carico durante il trattamento
Linee di trasmissione Linee nel dominio del tempo – equazione dei telegrafisti - dominio della frequenza –
costante di propagazione – impedenza caratteristica - coefficiente di riflessione dal carico all’ingresso –
onda stazionaria – effetto della lunghezza del cavo sulla tensione al carico (calcolo onda incidente in
situazione generica) – potenza al carico – derivazione completa della carta di Smith – Impedenze e
Ammettenze – carichi capacitivi e induttivi. Carta invertita – ROS – linea fessurata come è fatta e come si
usa per le misure di impedenza – rivelatore a legge quadratica- adattatore a singolo stub – adattatore a
doppio stub e zona proibita – adattatore a tre stubs – adattatore a lamda/4 - stretcher line e sua zona
proibitaMatrice di diffusione
Definizione dei parametri S - Alcune proprietà fondamentali della matrice S – (spostamento sezione - rete
reciproca – rete senza perdite) – Grafi di flusso – Regola di Mason - Accoppiatore direzionale in coassiale
(con loop) –concetto di direttività - schema di principio analizzatore di reti – errore di direttività di
matching e di tracking – rete correzione errori – procedura calibrazione – utilità del carico mobile .
Guide d’onda e componenti in guida
Propagazione guidata – componenti longitudinali e trasverse – modi TM e TE – frequenza di cut-off –
lunghezza d’onda in guida – velocità di fase e velocità di gruppo – distribuzione di campo del modo TE 10 in
guida rettangolare e relativa frequenza di taglio – guide circolari: distribuzione del modo TE11 –
Modi superiori nel cavo coassiale – transizione coassiale guida per il TE 10 – corto circuito mobile – carico
adattato in guida – attenuatori in guida – giunzioni a T – accoppiatore direzionale in guida – T magico componenti non reciproci: isolatori e circolatori.
Cavità risonanti
Derivazione cavità da guide d’onda – modi TM e TE – significato indici – cavità rettangolari: distribuzione
campi modo fondamentale. Accoppiamento tra coassiale e cavità e tra guida d’onda e cavità.
Tubi di potenza a Microonde
Principio di funzionamento del magnetron a onda viaggiante – modo di funzionamento π - separazione dei
modi di oscillazione - Anodo a sole nascente – frequency pushing – frequency polling – Metodi di
sintonizzazione - cosa è il diagramma di Riecke.
Riscaldamento dielettrico a MW
Frequenze impiegate – schema a blocchi impianto – applicatori in guida d’onda – guide fessurate – criteri di
posizionamento slots su lato lungo e su lato corto – Applicatori monomodali a cavità : esempio e vantaggi e
svantaggi – cavità multimodali: vantaggi – densità modale – fattore di merito – proprietà di statistica
uniformità, isotropia e depolarizzazione – statistica del modulo del campo e della potenza – possibilità di
rappresentare il campo come somma di onde piane.
Sicurezza elettrica
Impianti TT – contatto diretto e contatto indiretto – rischi derivanti dalla corrente elettrica - impianto di
terra e coordinamento delle protezioni – interruttore differenziale – prescrizioni per apparati con forte
corrente di dispersione – trasformatore di separazione e sistema TN-S .