Selezione del filtro EMI monofase e conformità CE per apparecchiature industriali

Un filtro EMI monofase è una rete passiva posizionata tra la rete elettrica e l'apparecchiatura che attenua le interferenze condotte che viaggiano in entrambe le direzioni: il rumore che il carico reimmette nell'alimentazione e il rumore che arriva dall'alimentazione. La gamma di filtri EMI pubblicata per questo portafoglio copre unità monofase e trifase da 1 A a 40 A. Selezionandone uno si riducono a quattro parametri pubblicati più una decisione di installazione: tensione operativa continua massima, corrente nominale, tipo di connessione e tensione di prova ad alto potenziale citata nella scheda tecnica, confrontata con l'ambiente in cui verrà inserito il filtro. La questione della conformità è separata e più ampia. Un filtro è un componente; il marchio che conta viene applicato al tuo prodotto finito e il filtro è una parte delle prove che assembli.

Punti chiave

• Un filtro funziona in entrambe le direzioni. Limita le emissioni delle vostre apparecchiature e migliora l'immunità alle interferenze provenienti dall'alimentazione.

• La corrente nominale è una figura termica. I valori nominali pubblicati si riferiscono a una temperatura ambiente definita, generalmente 40 °C, e il filtro deve essere declassato per un armadio più caldo.

• Il tipo di connessione decide l'installazione. Le varianti con inserto, cablaggio di linea, morsettiera, bullone e ingresso IEC si adattano alle diverse pratiche dei pannelli.

• La tensione di prova ad alto potenziale è una specifica pubblicata, non un marchio. Confronta la figura della scheda tecnica con ciò che richiede il tuo assemblaggio.

• Le varianti unipolare e bipolare differiscono in ciò a cui fanno riferimento. Scegli in base alla disposizione della messa a terra, non solo alla potenza nominale.

• Il filtro è un input per la conformità, non il certificato. Le norme si applicano all'attrezzatura finale e la dichiarazione del fornitore fa parte del file del progetto.

Cosa fa effettivamente un filtro EMI monofase

Da dove viene l"interferenza?

In un alimentatore switching le transizioni più veloci sono quelle che generano lo spettro più ampio. Il recupero del raddrizzatore, i fronti di commutazione e la capacità parassita producono tutte correnti che altrimenti ripercorrerebbero i conduttori di rete. Un filtro presenta un percorso a bassa impedenza che devia tali correnti prima che escano dall"involucro, e funziona in modo simmetrico: la stessa rete attenua le interferenze provenienti dall"esterno.

Quale percorso protegge il filtro: modo differenziale o comune?

Entrambi, e sono fisicamente diversi. Il rumore in modalità differenziale esce sul conduttore sotto tensione e ritorna sul neutro, quindi viene attenuato dagli induttori in serie e dal condensatore linea-linea. Il rumore di modo comune esce su entrambi i conduttori e ritorna attraverso la terra, quindi viene attenuato dall"induttanza di modo comune e dai condensatori linea-terra. Questo è importante quando leggi una scheda tecnica: una variante descritta come bipolare o a due stadi aggiunge elementi mirati a uno di questi percorsi, motivo per cui due filtri con valori di corrente identici possono comportarsi diversamente nella stessa installazione.

Lettura della scheda tecnica del filtro EMI monofase

Cosa fissano i valori di tensione e corrente?

La tensione operativa continua massima determina l'alimentazione che è possibile collegare e la corrente nominale determina l'involucro termico. Il filtro EMI CW1B di tipo linea pubblica una tensione operativa continua massima di 115/250 V CA, una frequenza operativa di 50/60 Hz e un intervallo di corrente nominale di 1 A, 3 A, 6 A e 10 A a 40 °C massimo, con un massimo di 15 A disponibile come personalizzazione. La frase 'a 40 °C massimo' è la parte che le persone saltano. In un armadio sigillato con temperatura superiore a 40 °C, la corrente utilizzabile è inferiore a quella indicata sulla targa e il declassamento segue la stessa logica che si applica all'alimentatore adiacente.

Perché è importante la tensione di prova ad alto potenziale?

Indica il livello di isolamento a cui è stato costruito e testato il filtro, il che costituisce un input per la valutazione della sicurezza dell"insieme. La stessa scheda tecnica CW1B cita una tensione di prova ad alto potenziale di un minuto di 1500 V CC da linea a linea e 1500 V CA da linea a terra, un intervallo di temperature di funzionamento e conservazione compreso tra −25 ° C e +85 ° C classificato come 25/085/21 e un tipo di connessione di cablaggio del terminale di linea. Leggi queste cifre come specifiche pubblicate del componente e conferma come si allineano ai requisiti che il tuo prodotto finale deve soddisfare.

In che modo il tipo di connessione modifica l"installazione?

Decide come il filtro si unisce meccanicamente al pannello e quanta disciplina di cablaggio è necessaria attorno ad esso. Le unità di tipo a inserimento utilizzano terminazioni a connessione rapida o plug-in, le unità di tipo in linea sono cablate direttamente e le unità di connessione a morsettiera o a bullone accettano il cablaggio sul campo con una coppia e un instradamento definiti. Pratiche miste in un pannello sono la solita fonte di un filtro che misura correttamente al banco e si comporta male nell"armadio, perché il circuito di cablaggio che un tecnico lascia tra il filtro e il carico può accoppiarsi direttamente oltre il filtro.

Tabella 1: Varianti di collegamento e montaggio

Abbinamento del filtro all"installazione

Montaggio a pannello o ingresso IEC?

Un filtro di ingresso IEC integra l'ingresso dell'apparecchio con la rete di filtri, un approccio pubblicato nella famiglia di filtri di ingresso IEC con fusibili e interruttori integrati , che offre modelli di ingresso con presa IEC da 1 A a 10 A con opzioni per un interruttore con o senza luce, un fusibile singolo o un fusibile doppio. Questa è la risposta giusta per le apparecchiature in cui l'ingresso è esposto e un filtro separato necessiterebbe di una propria custodia. Per il pannello di una macchina, la scelta convenzionale è un filtro con morsettiera o collegamento a bullone montato vicino al punto in cui entra la rete, mentre un filtro di tipo a inserto con terminali a connessione rapida è adatto alle apparecchiature assemblate su un banco, dove l'intervallo pubblicato da 1 A a 15 A a 40 °C massimo copre la maggior parte dei carichi dello strumento.

Unipolare o bipolare?

Per polo singolo si intende il numero di poli attorno ai quali è costruita la rete di filtri; le varianti bipolari aggiungono elementi mirati al secondo percorso di riferimento. La distinzione è più importante laddove la disposizione della messa a terra è insolita o laddove il rumore di modo comune misurato rimane elevato dopo l"installazione di un filtro a stadio singolo. Entrambi sono pubblicati come varianti standard nelle famiglie CW3 e CW4, quindi la decisione viene presa in base alla misurazione piuttosto che a una tabella delle specifiche.

Monofase o trifase?

La modalità monofase copre la maggior parte delle apparecchiature di strumentazione e controllo industriale, mentre esistono versioni trifase a tre fili come da CW12B-10A-R a CW12B-40A-R per alimentazioni a 380 VCA. I filtri EMI monofase di tipo inserto coprono la banda da 3 A a 30 A sia nelle configurazioni unipolari che bipolari, che è quella in cui si trova la maggior parte degli armadi di automazione. La scelta di un sistema trifase quando il carico è monofase aumenta i costi e può rendere il percorso di terra più difficile da controllare, quindi abbinare il filtro all'alimentazione effettivamente utilizzata dall'apparecchiatura.

Tabella 2: Famiglie di modelli e rating attuali

Le valutazioni sopra riportate sono citate dalle tabelle dei modelli pubblicati. Confermare la variante esatta, la classificazione ambientale e la terminazione sulla scheda tecnica prima di ordinare.

Conformità: cosa richiede la marcatura CE al costruttore dell"apparecchiatura

Quali standard si applicano e a cosa?

Gli standard seguono il tuo prodotto, non il filtro. La Direttiva EMC è soddisfatta rispettando gli standard armonizzati applicabili, che per gli ambienti industriali sono tipicamente standard generici di immunità ed emissione, mentre le apparecchiature di altre categorie seguono gli standard specifici di quella categoria. Dal punto di vista della sicurezza, lo standard che governa il prodotto finale, ad esempio IEC/EN 62368-1 per le apparecchiature tecnologiche dell"informazione e della comunicazione, stabilisce i requisiti di isolamento e spaziatura che il gruppo deve soddisfare. I filtri EMI come componenti sono coperti dal proprio standard sui componenti, IEC 60939, che costituisce un riferimento utile quando si legge la scheda tecnica di un filtro. Conferma le edizioni e gli ambiti applicabili con il tuo partner per la conformità.

Perché il filtro da solo non garantisce la conformità?

Perché le emissioni e l"immunità sono proprietà dell"assieme finito. Il percorso dei cavi, il collegamento a terra, la qualità dell"involucro, la frequenza di commutazione dell"alimentazione e la lunghezza del cablaggio di rete non filtrato all"interno dell"armadio influenzano tutti la misurazione. Un filtro correttamente dimensionato installato con un lungo anello non attorcigliato tra filtro e carico può funzionare peggio di un filtro più piccolo montato direttamente sul punto di ingresso. Tratta il filtro come una variabile controllata tra tante.

Quale documentazione è necessario raccogliere?

Raccogliere la dichiarazione del fornitore del filtro, la pagina della scheda tecnica contenente i valori di tensione nominale, corrente e test ad alto potenziale e una registrazione della variante effettivamente ordinata. Se si utilizza un filtro a connessione rapida o a inserto, registrare anche la parte del connettore di accoppiamento, poiché la sostituzione modifica la resistenza di contatto e può invalidare una misurazione del rumore effettuata sul prototipo. Conserva tutto nel file di progetto anziché in una cartella appartenente a un singolo ingegnere.

Tabella 3: Cosa copre e cosa non copre il filtro

Solo metodo illustrativo; non è una specifica del prodotto SMUN.

Flusso di lavoro di selezione prima di richiedere un preventivo

Passaggio 1: confermare la fornitura e la frequenza. Stabilire la tensione massima di funzionamento continuo e la frequenza di linea effettivamente utilizzata dall'apparecchiatura.

Passaggio 2: declassare la corrente nominale. Iniziare dalla corrente di targa, quindi ridurla per l'ambiente interno reale superiore a 40 °C.

Passaggio 3: identificare la modalità di interferenza. Utilizzare la misurazione per stabilire se prevale l'interferenza differenziale o di modo comune e se è indicata una variante unipolare o bipolare.

Passaggio 4: adattare la risoluzione alla pratica del panel. Inserto, cablaggio di linea, morsettiera, bullone o ingresso IEC.

Passaggio 5: confrontare la tensione di prova pubblicata. Imposta la cifra ad alto potenziale citata nella scheda tecnica rispetto al requisito che il tuo assieme deve soddisfare.

Passaggio 6: fissare la posizione di montaggio. Il più vicino possibile all'ingresso della rete elettrica, quanto consentito dal layout, con il circuito non filtrato più breve possibile.

Conclusione

Un filtro EMI monofase è un componente scelto tra quattro valori pubblicati (tensione operativa continua massima, corrente nominale all"ambiente indicato, tipo di terminazione e tensione di prova ad alto potenziale) e quindi giudicato in base alla qualità della sua installazione. L"installazione conta tanto quanto la scelta, perché il loop tra il filtro e il carico è il punto in cui si perde la maggior parte delle prestazioni promesse dalla scheda tecnica.

La questione della conformità si trova un livello sopra il componente. Il marchio appartiene al tuo prodotto finito, gli standard che lo governano seguono la sua categoria piuttosto che quella del filtro, e il filtro fornisce prove piuttosto che conclusioni. Trattare una scheda tecnica del filtro come un documento di conformità è l"equivoco più comune in questa parte di una progettazione.

Prima di richiedere un preventivo, verificare la tensione e la frequenza di alimentazione, la corrente declassata nell"ambiente interno, la modalità di interferenza mostrata dalle misurazioni, la terminazione prevista dal vostro studio di quadristica e i requisiti di assemblaggio che il vostro prodotto finale deve soddisfare.

Domande frequenti

D: Come faccio a scegliere tra le varianti unipolari e bipolari?

R: Basarlo sulla misurazione anziché sulla tabella delle specifiche. Il polo singolo copre il caso comune; una variante bipolare aggiunge elementi mirati al secondo percorso di riferimento e vale la pena considerare dove l"interferenza di modo comune misurata rimane elevata dopo un filtro a stadio singolo o dove la disposizione di terra è insolita.

D: La corrente nominale si applica a qualsiasi temperatura ambiente?

R: No. I valori nominali pubblicati si riferiscono a una temperatura ambiente definita, in genere 40 °C massimo per la famiglia CW1B, e la corrente utilizzabile diminuisce all"aumentare della temperatura interna. In un armadio sigillato, declassare il filtro per l"ambiente misurato nella posizione di montaggio, esattamente come faresti con l"alimentatore accanto.

D: Posso montare un filtro per diversi carichi?

R: È possibile quando i carichi condividono un punto di alimentazione, ma il filtro rileva la corrente combinata e l"interferenza combinata e il cablaggio non filtrato all"interno dell"armadio si allunga. Montare il filtro nel punto in cui la rete entra nell"armadio, vicino alla fonte di rumore dominante, di solito dà un risultato migliore rispetto a un filtro più grande che serve tutto.

D: Cosa mi dice la tensione di prova ad alto potenziale?

R: Descrive il livello di isolamento al quale il filtro è costruito e testato, indicato come test di un minuto a una tensione stabilita tra terminali definiti. Confrontate i dati pubblicati con quanto richiesto dalla valutazione della sicurezza del vostro assieme e trattateli come un input piuttosto che come una prova della conformità del prodotto finito.

D: Ho bisogno di un filtro se il mio alimentatore ne ha già uno interno?

R: Un"alimentazione con un filtro interno riduce l"interferenza sui propri terminali, ma il cablaggio di rete all"interno dell"armadio trasporta comunque ciò che rimane e può accoppiarsi ai conduttori vicini. La necessità di un filtro aggiuntivo viene decisa misurando il gruppo finito e non presupponendo che quello interno sia sufficiente.