I moderni prodotti elettrici ed elettronici operano in un ambiente elettromagnetico sempre più complesso. Convertitori di potenza, motori, processori, elettronica di commutazione, sistemi di comunicazione e altre apparecchiature possono generare disturbi elettromagnetici — ed essere al tempo stesso vulnerabili a disturbi generati altrove.
La direttiva 2014/30/UE — la direttiva sulla compatibilità elettromagnetica — stabilisce il quadro normativo europeo volto a mantenere sotto controllo tali interazioni.
Il principio è semplice: le apparecchiature non dovrebbero generare perturbazioni elettromagnetiche a livelli tali da impedire ad altre apparecchiature di funzionare come previsto e dovrebbero possedere un’immunità sufficiente alle perturbazioni elettromagnetiche prevedibili nel loro ambiente di utilizzo.
Ottenere la conformità EMC, tuttavia, richiede molto più che inviare un prodotto finito a un laboratorio. Architettura del prodotto, layout del PCB, messa a terra, schermatura, cavi, involucri, filtraggio, modi di funzionamento, software e condizioni di installazione possono tutti influire sul comportamento elettromagnetico finale dell’apparecchiatura.
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Esplori il campo di applicazione EMC, i requisiti essenziali, le emissioni, l’immunità, le norme, le prove, le installazioni fisse, la valutazione della conformità, la documentazione e la marcatura CE.
Comprendere la direttiva EMC
La compatibilità elettromagnetica descrive l’idoneità di un’apparecchiatura a funzionare in modo soddisfacente nel proprio ambiente elettromagnetico senza introdurre perturbazioni elettromagnetiche inaccettabili per altre apparecchiature presenti in tale ambiente.
La direttiva 2014/30/UE stabilisce requisiti volti a garantire un ambiente elettromagnetico accettabile nel mercato europeo.
Emissioni elettromagnetiche
Le apparecchiature non dovrebbero generare perturbazioni elettromagnetiche superiori ai livelli che impediscono alle apparecchiature radio, di telecomunicazione o di altro tipo di funzionare come previsto.
Immunità elettromagnetica
Le apparecchiature dovrebbero possedere un’immunità sufficiente alle perturbazioni prevedibili, in modo da poter funzionare senza un deterioramento inaccettabile dell’uso previsto.
Apparecchiature, apparecchi e installazioni fisse
Una classificazione corretta è fondamentale, perché la direttiva distingue tra apparecchi e installazioni fisse.
Apparecchio
Un dispositivo finito o una combinazione di dispositivi messi a disposizione come singola unità funzionale per l’utilizzatore finale, in grado di generare perturbazioni elettromagnetiche o di esserne influenzati.
Installazione fissa
Una combinazione particolare di apparecchi e, ove applicabile, di altri dispositivi, assemblati, installati e destinati a essere utilizzati in modo permanente in un luogo prestabilito.
Gli apparecchi tipici possono comprendere elettronica di potenza, controllori industriali, prodotti elettrici per la casa, apparecchi di illuminazione, azionamenti, alimentatori, apparecchiature di laboratorio, sistemi di controllo elettronici e molti altri prodotti elettrici o elettronici.
Le installazioni fisse possono comprendere impianti industriali, linee di produzione, impianti di potenza, impianti degli edifici e altre combinazioni permanenti di apparecchiature.
I requisiti essenziali EMC
L’allegato I della direttiva 2014/30/UE stabilisce due requisiti fondamentali per le apparecchiature.
01 · Controllare le perturbazioni elettromagnetiche
Le apparecchiature devono essere progettate e fabbricate in modo che le perturbazioni elettromagnetiche da esse generate non superino il livello oltre il quale le apparecchiature radio, di telecomunicazione o di altro tipo non possono funzionare come previsto.
02 · Garantire un’immunità adeguata
Le apparecchiature devono avere un livello di immunità alle perturbazioni elettromagnetiche prevedibili nel loro uso previsto che consenta loro di funzionare senza un deterioramento inaccettabile.
Ciò significa che la conformità EMC non si stabilisce soltanto misurando le emissioni. L’immunità è altrettanto importante.
La valutazione EMC inizia prima del laboratorio
Il fabbricante deve effettuare una valutazione della compatibilità elettromagnetica sulla base dei fenomeni elettromagnetici pertinenti, tenendo conto delle normali condizioni di funzionamento previste.
Laddove l’apparecchio possa funzionare in diverse configurazioni, la valutazione dovrebbe accertare la conformità per configurazioni rappresentative del suo uso previsto.
Progettazione del PCB
Instradamento delle piste, percorsi di ritorno, anelli ad alta frequenza e posizionamento dei componenti possono influire in modo significativo sulla prestazione EMC.
Messa a terra e collegamenti equipotenziali
Un’architettura di messa a terra inadeguata può aumentare le emissioni e ridurre l’immunità alle perturbazioni esterne.
Schermatura
Involucri, schermi dei cavi e interfacce di collegamento possono controllare l’energia elettromagnetica irradiata.
Filtraggio
Il filtraggio di alimentazione e segnali può ridurre le perturbazioni condotte in ingresso o in uscita dal prodotto.
Cavi e interfacce
Lunghezza, percorso, terminazione dei cavi e progettazione dei connettori possono incidere fortemente su emissioni e immunità.
Modi di funzionamento
Frequenze di commutazione, attività del processore, carichi e modalità software dovrebbero essere considerati nell’individuare condizioni di prova rappresentative.
Norme armonizzate e presunzione di conformità
Le norme europee armonizzate forniscono ai fabbricanti specifiche tecniche e metodi di prova per dimostrare la conformità ai pertinenti requisiti essenziali EMC.
Le apparecchiature conformi alle norme armonizzate applicabili, o a parti pertinenti di esse, i cui riferimenti sono stati pubblicati nella Gazzetta ufficiale dell’Unione europea beneficiano della presunzione di conformità ai requisiti essenziali coperti da tali norme.
Norme di prodotto
Le norme redatte per particolari prodotti o tipi di apparecchiature possono stabilire limiti EMC, metodi di prova e criteri di prestazione.
Norme di famiglia di prodotti
Riguardano gruppi di prodotti correlati che condividono caratteristiche e ambienti EMC simili.
Norme generiche
Le norme EMC generiche possono essere pertinenti laddove non sia disponibile un’adeguata norma dedicata di prodotto o di famiglia di prodotti.
Norme EMC di base
Le norme di base stabiliscono spesso specifiche tecniche di prova, strumentazione e fenomeni elettromagnetici utilizzati da altre norme.
Prove EMC: emissioni e immunità
L’effettivo programma di prove EMC dipende dall’apparecchiatura, dalle norme applicabili, dalle interfacce, dall’ambiente elettromagnetico e dall’uso previsto.
| Ambito di valutazione tipico | Che cosa valuta |
|---|---|
| Emissioni irradiate | Energia elettromagnetica irradiata dall’apparecchiatura nel proprio ambiente. |
| Emissioni condotte | Perturbazioni condotte attraverso l’alimentazione o altre interfacce applicabili. |
| Immunità RF irradiata | Capacità dell’apparecchiatura di continuare a funzionare se esposta a campi elettromagnetici. |
| Immunità RF condotta | Resistenza alle perturbazioni RF accoppiate su cavi e porte. |
| Scariche elettrostatiche | Comportamento in caso di esposizione a scariche elettrostatiche. |
| Transitori veloci | Resistenza a perturbazioni transitorie veloci ripetitive sulle porte applicabili. |
| Impulsi (surge) | Capacità di resistere alle perturbazioni transitorie ad alta energia applicabili. |
| Buchi e interruzioni di tensione | Comportamento dell’apparecchiatura durante specifiche perturbazioni della tensione di alimentazione. |
| Campi magnetici a frequenza di rete | Immunità ai fenomeni di campo magnetico, ove pertinenti per il prodotto. |
Non tutte le prove indicate si applicano a ogni prodotto. La norma di prodotto applicabile, le porte, l’ambiente previsto e la valutazione dei rischi determinano il programma appropriato.
Requisiti specifici per le installazioni fisse
Le installazioni fisse ricevono un trattamento speciale nella direttiva EMC, poiché il loro comportamento elettromagnetico può dipendere dalla combinazione, dall’installazione e dalla disposizione fisica di più apparecchiature.
Buone prassi ingegneristiche
Le installazioni fisse devono essere realizzate applicando buone prassi ingegneristiche e rispettando le informazioni sull’uso previsto dei loro componenti.
Conformità documentata
Le buone prassi ingegneristiche applicate devono essere documentate e la documentazione conservata a disposizione per ispezioni finché l’installazione resta in funzione.
Gli apparecchi immessi sul mercato e destinati a poter essere incorporati in un’installazione fissa restano di norma soggetti alle disposizioni applicabili agli apparecchi.
La direttiva prevede tuttavia un regime specifico per gli apparecchi destinati esclusivamente a essere incorporati in una determinata installazione fissa e non altrimenti messi a disposizione sul mercato. In tal caso, la documentazione deve identificare l’installazione fissa, le sue caratteristiche EMC e le precauzioni necessarie per l’incorporazione.
Modulo A oppure modulo B seguito dal modulo C
La direttiva 2014/30/UE offre ai fabbricanti due percorsi di valutazione della conformità per gli apparecchi.
Percorso 1 · Modulo A
Controllo interno della produzione. Il fabbricante esegue la valutazione EMC, predispone la documentazione tecnica e dichiara sotto la propria esclusiva responsabilità che l’apparecchio soddisfa i requisiti applicabili.
Percorso 2 · Modulo B + modulo C
Esame UE del tipo da parte di un organismo notificato, seguito dalla conformità al tipo basata sul controllo interno della produzione.
Classificare
Definire apparecchio, uso previsto e ambiente elettromagnetico.
Valutare
Individuare i fenomeni elettromagnetici e i requisiti pertinenti.
Scegliere il percorso
Determinare il modulo A oppure il modulo B seguito dal modulo C.
Provare
Generare adeguate evidenze su emissioni e immunità.
Documentare
Redigere la valutazione EMC e la documentazione tecnica.
Controllare la produzione
Garantire che gli apparecchi fabbricati restino conformi.
Dichiarare
Redigere la dichiarazione di conformità UE.
Marcatura CE
Apporre la marcatura CE prima di immettere l’apparecchio sul mercato.
Redigere la documentazione tecnica EMC
La documentazione tecnica dovrebbe consentire di valutare l’apparecchio rispetto ai requisiti EMC applicabili e contenere un’adeguata analisi e valutazione dei rischi.
Dichiarazione di conformità UE e marcatura CE
Una volta che la procedura di valutazione della conformità scelta dimostra che l’apparecchio soddisfa i requisiti applicabili, il fabbricante redige la dichiarazione di conformità UE e appone la marcatura CE.
La marcatura CE deve essere apposta in modo visibile, leggibile e indelebile sull’apparecchio o sulla sua targhetta. Qualora la natura dell’apparecchio non lo consenta, la direttiva prevede l’apposizione sull’imballaggio e sui documenti di accompagnamento.
L’apparecchio deve inoltre essere accompagnato da informazioni sulle eventuali precauzioni specifiche da adottare durante montaggio, installazione, manutenzione o uso per garantirne la conformità nel tempo.
Qualora la conformità ai requisiti essenziali non sia garantita nelle zone residenziali, l’apparecchio deve recare un’indicazione chiara di tale limitazione d’uso, ove opportuno anche sull’imballaggio.
Errori frequenti di conformità EMC
| Problema frequente | Perché è importante |
|---|---|
| Prova di un solo modo di funzionamento | La configurazione provata potrebbe non rappresentare la condizione di funzionamento normale con le emissioni più elevate o la maggiore suscettibilità. |
| Scelta della norma EMC sbagliata | Limiti, fenomeni o ipotesi ambientali potrebbero non corrispondere al prodotto effettivo. |
| Prova di un prototipo non rappresentativo | Hardware di produzione, cavi, alimentatori o software possono comportarsi diversamente. |
| Configurazione dei cavi trascurata | Tipo, lunghezza, schermatura e percorso dei cavi possono modificare significativamente la prestazione EMC. |
| Modifiche tardive a involucro o PCB | Le modifiche apportate dopo le prove possono invalidare le evidenze EMC precedenti. |
| Presumere che la conformità dei componenti dimostri la conformità del sistema | Componenti con marcatura CE non rendono automaticamente conforme sotto il profilo EMC l’intero apparecchio. |
| Istruzioni di installazione incomplete | Le precauzioni richieste per messa a terra, schermatura o cavi potrebbero non essere attuate dall’utilizzatore. |
| Nessuna strategia EMC per l’installazione fissa | Apparecchiature singolarmente conformi possono comunque creare interferenze a livello di sistema dopo l’installazione. |
Dalle prove EMC alla compatibilità elettromagnetica fin dalla progettazione
Un programma EMC efficace inizia ben prima delle prove formali. I fabbricanti più efficienti trattano la compatibilità elettromagnetica come un requisito di progettazione fin dalle prime fasi dello sviluppo del prodotto.
Strategia di messa a terra, architettura del PCB, schermatura, filtraggio, cavi, costruzione dell’involucro, funzionamento del software e ambiente di installazione previsto dovrebbero far parte della stessa strategia di conformità.
La questione del laboratorio
Il prodotto rappresentativo ha soddisfatto i requisiti di prova applicabili in materia di emissioni e immunità?
La questione della conformità
Il fabbricante è in grado di dimostrare che l’apparecchio commercializzato soddisfa i requisiti essenziali EMC in tutte le configurazioni e condizioni di funzionamento previste?