Compatibilità elettromagnetica

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1 Compatibilità elettromagnetica Il Laboratorio ENEA di prove EMC/EMI Paolo D Atanasio Laboratorio di Campi Elettromagnetici Qualificazione di sistemi e componenti in ambito nucleare ENEA Centro Ricerche Casaccia 20 gennaio 2010

2 Compatibilità elettromagnetica Il problema della compatibilità elettromagnetica Un apparato soddisfa i requisiti di compatibilità elettromagnetica se: 1. Non è causa di interferenze elettromagnetiche in altri apparati 2. Non risente di disturbi generati e provenienti dall esterno ed inoltre non causa interferenze al proprio interno EMISSIONE ELETTROMAGNETICA IMMUNITÀ ELETTROMAGNETICA

3 Interferenze radiate e condotte In definitiva, i fenomeni di interferenza elettromagnetica sono: IMMUNITA ED EMISSIONE RADIATE IMMUNITA ED EMISSIONE CONDOTTE

4 Norme nucleari Le norme di riferimento del processo di qualificazione nucleare sono essenzialmente: La norma europea IEC 60780: 1998, Nuclear power plants Electrical equipment of the safety system Qualification La norma USA IEEE Std , IEEE Standard for Qualifying Class 1E Equipment for Nuclear Power Generating Stations Entrambe sono norme generiche che enunciano i principi generali del processo di qualificazione e fanno riferimento, per prove a cui sottoporre gli apparati di sicurezza, a diversi insiemi di norme di base.

5 Qualifiche nucleari: EMC La famiglia di norme di base richiamate dalle due norme di riferimento per la qualificazione nucleare per le prove di compatibilità elettromagnetica è IEC (all parts), Electromagnetic compatibility (EMC) Part 4: Testing and measurement techniques Tuttelenormechefannopartediquestafamigliariguardanoprovedi immunità dell apparato in esame a diversi tipi di disturbo elettromagnetico. Per esempio: Scariche elettrostatiche (IEC ) Campi irradiati a RF (IEC ) Transitori o treni elettrici veloci (IEC ) Disturbi condotti indotti da campi RF (IEC )

6 Qualifiche nucleari: EMC Anche se la norma IEC èl unicaesplicitamente citata dalle norme di riferimento, è evidente che gli apparati debbono essere qualificati secondo le prescrizioni della Direttiva Europea 2004/108 CE, che fa riferimento alle norme armonizzate le quali includono anche i fenomeni di emissione: IEC IEC IEC IEC

7 Il Laboratorio EMC dell ENEA Il laboratorio di misure di compatibilità elettromagnetica (EMC) nasce nel 1983 per il supporto alle qualifiche su componenti elettromeccanici ed elettronici per impianti nucleari e industriali in aree critiche. Furono realizzate due camere schermate e vennero utilizzate le normative militari, più restrittive in materia di EMC. Uno dei primi contraenti fu la Nuova Pignone Sud per la quale furono qualificati una serie di attuatori per sale di controllo di centrali nucleari. Le attività si sono poi ampliate ai settori civile, militare e avionico a supporto di PMI e di istituti e dipartimenti universitari.

8 Il Laboratorio EMC dell ENEA 1990 Attività di modellazione numerica della propagazione e della diffusione delle onde elettromagnetiche Realizzazione della camera schermata semianecoica VECUVIA per misure EMC / EMI a 3 m e per misure più generali sui campi elettromagnetici Attività di caratterizzazione di materiali per applicazioni elettromagnetiche (materiali schermanti, assorbenti, selettivi in frequenza, metamateriali).

9 Il Laboratorio EMC dell ENEA Il Laboratorio esegue inoltre altre tipologie di misure: Misure non normate su dispositivi per i quali è difficile individuare la classe di norme applicabili Caratterizzazione di antenne e sensori Diagrammi di radiazione Misure ambientali per la rilevazione dei livelli di campo elettromagnetico a fini protezionistici

10 La camera semianecoica "Vecuvia" Principali caratteristiche tecniche Camera schermata semianecoica per misure a 3 m Schermatura da 300 khz a 18 GHz Anecoicizzazione fino ad 1 GHz con mattonelle di ferrite TDK IB 011 (10 x 10 x 0.65) cm 3 sulle pareti laterali e sul soffitto Anecoicizzazione fino a 18 GHz con coni assorbitori TDK IP 045C (schiuma di polistirolo espanso ad alta densità caricati con carbonio) Dimensioni: 9.0 m (l) x 6.0 m (p) x 5.4 m (h)

11 La camera semianecoica "Vecuvia" Efficienze di schermatura Campo elettrico 300 khz 30 MHz : 120 db 30 MHz 400 MHz : 105 db 400 khz 18 GHz : 100 db Campo magnetico 10 khz : 60 db 100 khz : 90 db Uniformità di campo certificata da TESEO SpA secondo la norma IEC Attenuazione normalizzata del sito (NSA) certificata da Austrian Research Centers Seibersdorf secondo la norma ANSI C63 4 (1992)

12 Tipologia di prove EMC eseguibili Descrizione delle prove Prove su apparati avionici Prove su apparati militari Prove di emissione radiata e condotta su apparecchi per la tecnologia dell informazione Prove di emissione radiata e condotta su apparecchi per usi industriali, scientifici ed elettromedicali Norme di riferimento RTCA/DO 160C MIL STD 461 Rev. C/D/E/F MIL STD 462 e Rev. D EN EN Prove di immunità alla scarica elettrostatica (ESD) EN Prove di immunità radiata EN Prove di immunità ai transitori veloci (Burst) EN Prove di immunità condotta EN

13 Esperienza: Prove EMC A sinistra: Emissione condotta su un PC militare. A fianco: Emissione radiata su un sistema interfonico digitale militare in uso su carri armati A fianco: Emissione radiata su un quadro di controllo per un gruppo elettrogeno militare. A destra: Emissione radiata su un PC indossabile per uso militare (Progetto Soldato futuro ).

14 Esperienza: Prove EMC A sinistra: Immunità condotta su una consolle per navi militari della classe Horizon. A fianco: Emissione radiata su una consolle per navi militari. A fianco: Emissione radiata su una consolle per navi militari. A destra: Emissione radiata su un display LCD destinato alla nave portaerei Cavour.

15 Esperienza: Prove EMC A sinistra: Immunità condotta su PC per uso militare. A fianco: Emissione condotta su un rack militare contenente un cluster di quattro computer. A fianco: Emissione radiata su un PC touchscreen in uso sulle motovedette della Guardia di Finanza. A destra: Caratterizzazione elettromagnetica di un dispositivo a scarica ( storditore ) per conto della Polizia di Stato.

16 Esperienza: Prove EMC A sinistra: Immunità alla scarica elettrostatica di un terminale di gestione delle telecomunicazioni in uso nelle Prefetture. A fianco: Immunità alla scarica elettrostatica di un apparato di gestione delle telecomunicazioni in uso nelle Prefetture. A fianco: Immunità radiata su un segnalatore di sicurezza per treni ad alta velocità. A destra: Prove EMC su uno strumento scientifico installato a bordo dell aereo stratosferico Physica per misure in Antartide.

17 Conclusioni Originariamente costituito per le qualificazioni nucleari, il Laboratorio di Compatibilità Elettromagnetica dell ENEA ha negli anni approfondito le proprie competenze ed ha ampliato le dotazioni strumentali, operando soprattutto nel settore militare e in attività di ricerca in collaborazione con gruppi universitari. Le infrastrutture sperimentali e l esperienza acquisita lo rendono certamente in grado, in occasione del rilancio in Italia della produzione di energia elettrica da nucleare, di tornare ad operare da subito nel settore delle qualificazioni nucleari.