Sélection de filtres EMI monophasés et conformité CE pour les équipements industriels

Un filtre EMI monophasé est un réseau passif placé entre le secteur et votre équipement qui atténue les interférences conduites se propageant dans les deux sens : le bruit que votre charge réinjecte sur l'alimentation et le bruit provenant de l'alimentation. La gamme de filtres EMI publiée pour cette gamme couvre les unités monophasées et triphasées de 1A à 40A. En sélectionner un revient à quatre paramètres publiés plus une décision d'installation : tension de fonctionnement continue maximale, courant nominal, type de connexion et tension d'essai à haut potentiel indiquée dans la fiche technique, en fonction de l'environnement dans lequel le filtre sera placé. La question de conformité est distincte et plus vaste. Un filtre est un composant ; la marque qui compte est apposée sur votre produit fini et le filtre fait partie des preuves que vous rassemblez.

Points clés à retenir

• Un filtre fonctionne dans les deux sens. Il limite les émissions de vos équipements et améliore l'immunité aux interférences provenant de l'alimentation.

• Le courant nominal est un chiffre thermique. Les valeurs publiées sont indiquées pour une température ambiante définie, généralement 40 °C, et le filtre doit être déclassé pour une armoire plus chaude.

• Le type de connexion décide de l'installation. Les variantes d'insert, de câblage de ligne, de bornier, de boulon et d'entrée CEI conviennent à différentes pratiques de panneaux.

• La tension d'essai à potentiel élevé est une spécification publiée et non une marque. Comparez la figure de la fiche technique avec ce dont votre assemblage a besoin.

• Les variantes unipolaires et bipolaires diffèrent par ce à quoi elles font référence. Choisissez en fonction de votre disposition de mise à la terre, et non uniquement en fonction du courant nominal.

• Le filtre est un élément de la conformité, pas le certificat. Des normes s'appliquent à l'équipement final et la propre déclaration du fournisseur fait partie de votre dossier de projet.

Ce que fait réellement un filtre EMI monophasé

D"où vient l"interférence ?

Dans une alimentation à découpage, les transitions les plus rapides sont celles qui génèrent le spectre le plus large. La récupération du redresseur, les fronts de commutation et la capacité parasite produisent tous des courants qui autrement reviendraient le long des conducteurs du secteur. Un filtre présente un chemin à faible impédance qui détourne ces courants avant qu"ils ne quittent l"enceinte, et il fonctionne de manière symétrique : le même réseau atténue les interférences arrivant de l"extérieur.

Quel chemin le filtre protège-t-il : mode différentiel ou mode commun ?

Les deux, et ils sont physiquement différents. Le bruit en mode différentiel s"écoule sur le conducteur sous tension et revient sur le neutre, il est donc atténué par les inductances série et le condensateur ligne à ligne. Le bruit de mode commun s"écoule sur les deux conducteurs et revient par la terre, il est donc atténué par la self de mode commun et les condensateurs ligne-terre. C"est important quand on lit une fiche technique : une variante qualifiée de bipolaire ou à deux étages ajoute des éléments destinés à l"un de ces chemins, c"est pourquoi deux filtres avec des courants nominaux identiques peuvent se comporter différemment dans la même installation.

Lecture d"une fiche technique de filtre EMI monophasé

Que corrigent les valeurs nominales de tension et de courant ?

La tension de fonctionnement continue maximale fixe l'alimentation que vous pouvez connecter et le courant nominal fixe l'enveloppe thermique. Le filtre EMI de type ligne CW1B publie une tension de fonctionnement continue maximale de 115/250 VAC, une fréquence de fonctionnement de 50/60 Hz et une plage de courant nominal de 1A, 3A, 6A et 10A à 40 °C maximum, avec jusqu'à 15A disponible en personnalisation. L'expression « à 40 °C maximum » est la partie que les gens sautent. Dans une armoire scellée fonctionnant à une température supérieure à 40 °C, le courant utilisable est inférieur au chiffre indiqué sur la plaque signalétique et le déclassement suit la même logique qui s'applique à l'alimentation électrique située à côté.

Pourquoi la tension de test à haut potentiel est-elle importante ?

Il vous indique le niveau d"isolation auquel le filtre est construit et testé, ce qui constitue une entrée dans la propre évaluation de sécurité de l"ensemble. La même fiche technique CW1B cite une tension d"essai à haut potentiel d"une minute de 1 500 V CC ligne à ligne et de 1 500 V CA ligne à terre, une plage de températures de fonctionnement et de stockage de -25 °C à +85 °C classée 25/085/21 et un type de connexion de câblage de borne de ligne. Lisez ces chiffres en tant que spécifications publiées du composant et confirmez comment ils correspondent aux exigences auxquelles votre produit final doit satisfaire.

Comment le type de connexion modifie-t-il l’installation ?

Il décide de la manière dont le filtre rejoint mécaniquement le panneau et de la discipline de câblage nécessaire autour de celui-ci. Les unités de type insert utilisent des terminaisons à connexion rapide ou enfichables, les unités de type ligne sont câblées directement et les unités à bornier ou à connexion par boulon acceptent le câblage sur site avec un couple et un acheminement définis. Les pratiques mixtes dans un seul panneau sont la source habituelle d"un filtre qui mesure correctement sur le banc et se comporte mal dans l"armoire, car la boucle de câblage qu"un technicien laisse entre le filtre et la charge peut se coupler directement au-delà du filtre.

Tableau 1 : Variantes de raccordement et de montage

Faire correspondre le filtre à l"installation

Montage sur panneau ou entrée IEC ?

Un filtre d'entrée CEI intègre l'entrée de l'appareil au réseau de filtres, une approche publiée dans la famille de filtres d'entrée CEI avec fusible et interrupteur intégrés , qui propose des modèles d'entrée de prise CEI de 1 A à 10 A avec des options pour un interrupteur avec ou sans lumière, un fusible simple ou un fusible double. C'est la bonne réponse pour les équipements où l'entrée est exposée et où un filtre séparé aurait besoin de son propre boîtier. Pour un panneau de machine, un filtre à bornier ou à connexion par boulon monté à proximité du point d'entrée du secteur est le choix conventionnel, tandis qu'un filtre de type insert avec bornes à connexion rapide convient aux équipements assemblés sur un banc, où la plage publiée de 1 A à 15 A à 40 °C maximum couvre la plupart des charges d'instruments.

Unipolaire ou bipolaire ?

Unipolaire fait référence au nombre de pôles autour desquels le réseau de filtres est construit ; les variantes bipolaires ajoutent des éléments visant le deuxième chemin de référence. La distinction est particulièrement importante lorsque la disposition de mise à la terre est inhabituelle ou lorsque le bruit de mode commun mesuré reste élevé après l"installation d"un filtre à un étage. Les deux sont publiés en tant que variantes standard dans les familles CW3 et CW4, la décision est donc prise à partir de mesures plutôt que d"un tableau de spécifications.

Monophasé ou triphasé ?

Le monophasé couvre la majorité des équipements de contrôle et d'instrumentation industriels, tandis que des versions triphasées à trois fils telles que les CW12B-10A-R à CW12B-40A-R existent pour les alimentations 380 V CA. Les filtres EMI monophasés de type insert couvrent la bande de 3 A à 30 A dans les configurations unipolaires et bipolaires, où se trouvent la plupart des armoires d'automatisation. Le choix du triphasé lorsque la charge est monophasée augmente les coûts et peut rendre le chemin de terre plus difficile à contrôler. Il convient donc d'adapter le filtre à l'alimentation réellement utilisée par l'équipement.

Tableau 2 : Familles de modèles et classements actuels

Les notes ci-dessus sont tirées de tableaux modèles publiés. Confirmez la variante exacte, la classification ambiante et la terminaison sur la fiche technique avant de commander.

Conformité : ce que le marquage CE exige du constructeur d"équipement

Quelles normes s’appliquent et à quoi ?

Les normes suivent votre produit, pas le filtre. La directive CEM est satisfaite en respectant les normes harmonisées applicables, qui pour les environnements industriels sont généralement les normes génériques d"immunité et d"émission, tandis que les équipements des autres catégories suivent les normes spécifiques à cette catégorie. Côté sécurité, la norme régissant votre produit final — par exemple IEC/EN 62368-1 pour les équipements des technologies de l"information et de la communication — fixe les exigences d"isolation et d"espacement que votre assemblage doit respecter. Les filtres EMI en tant que composants sont couverts par leur propre norme de composants, CEI 60939, qui constitue une référence utile lors de la lecture d"une fiche technique de filtre. Confirmez les éditions et les étendues applicables auprès de votre partenaire de conformité.

Pourquoi le filtre à lui seul n’assure-t-il pas la conformité ?

Car les émissions et l’immunité sont des propriétés de l’assemblage fini. Le cheminement des câbles, la mise à la terre, la qualité du boîtier, la fréquence de découpage de l"alimentation et la longueur du câblage secteur non filtré à l"intérieur de l"armoire influencent tous la mesure. Un filtre correctement évalué et installé avec une longue boucle non torsadée entre le filtre et la charge peut fonctionner moins bien qu"un filtre plus petit monté directement au point d"entrée. Traitez le filtre comme une variable contrôlée parmi plusieurs.

Quelle documentation faut-il collecter ?

Rassemblez la propre déclaration du fournisseur pour le filtre, la page de la fiche technique contenant les valeurs de test de tension nominale, de courant et de potentiel élevé, ainsi qu"un enregistrement de la variante réellement commandée. Si un filtre à connexion rapide ou à insert est utilisé, enregistrez également la pièce du connecteur correspondant, car la substitution modifie la résistance de contact et peut invalider une mesure de bruit prise sur le prototype. Conservez le tout avec le fichier de projet plutôt que dans un dossier appartenant à un ingénieur individuel.

Tableau 3 : Ce que le filtre couvre et ne couvre pas

Méthode illustrative uniquement ; pas une spécification de produit SMUN.

Workflow de sélection avant de demander un devis

Étape 1 — Confirmez l'approvisionnement et la fréquence. Établissez la tension de fonctionnement continue maximale et la fréquence de ligne réellement utilisée par l'équipement.

Étape 2 — Réduire le courant nominal. Commencez par le courant indiqué sur la plaque signalétique, puis réduisez-le pour une température ambiante interne réelle supérieure à 40 °C.

Étape 3 — Identifiez le mode d'interférence. Utilisez la mesure pour déterminer si les interférences différentielles ou de mode commun dominent et si une variante unipolaire ou bipolaire est indiquée.

Étape 4 — Faites correspondre la résiliation à votre pratique de panel. Insert, câblage de ligne, bornier, boulon ou entrée CEI.

Étape 5 — Comparez la tension de test publiée. Définissez le chiffre à haut potentiel cité par la fiche technique par rapport aux exigences que votre assemblage doit satisfaire.

Étape 6 — Fixez la position de montage. Aussi près de l'entrée secteur que le permet la disposition, avec la boucle non filtrée la plus courte possible.

Conclusion

Un filtre EMI monophasé est un composant choisi parmi quatre chiffres publiés : tension de fonctionnement continue maximale, courant nominal à sa température ambiante indiquée, type de terminaison et tension d"essai à potentiel élevé, puis jugé en fonction de la qualité de son installation. L"installation compte autant que le choix, car la boucle entre le filtre et la charge est l"endroit où la plupart des performances promises par la fiche technique sont perdues.

La question de conformité se situe un niveau au-dessus du composant. La marque appartient à votre produit fini, les normes qui le régissent suivent sa catégorie plutôt que celle du filtre, et le filtre apporte une preuve plutôt qu"une conclusion. Traiter une fiche technique de filtre comme un document de conformité est le malentendu le plus courant dans cette partie d"une conception.

Avant de demander un devis, confirmez la tension et la fréquence d"alimentation, le courant déclassé dans votre environnement interne, le mode d"interférence indiqué par vos mesures, la terminaison attendue par votre pratique de panneaux et les exigences d"assemblage que votre produit final doit satisfaire.

FAQ

Q : Comment puis-je choisir entre les variantes unipolaires et bipolaires ?

R : Basez-le sur la mesure plutôt que sur le tableau des spécifications. Un pôle unique couvre le cas commun ; une variante bipolaire ajoute des éléments destinés au deuxième chemin de référence et mérite d"être prise en compte lorsque les interférences de mode commun mesurées restent élevées après un filtre à un étage, ou lorsque la disposition de mise à la terre est inhabituelle.

Q : Le courant nominal s’applique-t-il à n’importe quelle température ambiante ?

R : Non. Les valeurs nominales publiées sont indiquées pour une température ambiante définie – généralement 40 °C maximum pour la famille CW1B – et le courant utilisable diminue à mesure que la température interne augmente. Dans une armoire scellée, déclassez le filtre en fonction de la température ambiante que vous avez mesurée à la position de montage, exactement comme vous le feriez pour l"alimentation électrique située à côté.

Q : Puis-je installer un filtre pour plusieurs charges ?

R : Il est possible que les charges partagent un point d"alimentation, mais le filtre voit alors le courant combiné et les interférences combinées, et le câblage non filtré à l"intérieur de l"armoire s"allonge. Installer le filtre à l"endroit où le secteur entre dans l"enceinte, à proximité de la source de bruit dominante, donne généralement un meilleur résultat qu"un filtre plus grand servant à tout.

Q : Que me dit la tension de test à haut potentiel ?

R : Il décrit le niveau d"isolation auquel le filtre est construit et testé, indiqué comme un test d"une minute à une tension indiquée entre des bornes définies. Comparez les chiffres publiés avec ce qu"exige la propre évaluation de sécurité de votre assemblage et traitez-les comme une entrée plutôt que comme une preuve de la conformité du produit fini.

Q : Ai-je besoin d’un filtre si mon alimentation en possède déjà un ?

R : Une alimentation avec un filtre interne réduit les interférences à ses propres bornes, mais le câblage secteur à l"intérieur de votre armoire transporte toujours tout ce qui reste et peut se coupler aux conducteurs à proximité. La nécessité d"un filtre supplémentaire est décidée en mesurant l"assemblage fini, et non en supposant que le filtre interne est suffisant.