Test EMC: cosa ci riserva il futuro

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A partire dal 2026 sarà in vigore un’estensione delle attuali normative sui test EMC da 150 kHz fino a un nuovo limite inferiore di 9 kHz. Questa riduzione è dovuta al fatto che un numero crescente di dispositivi causa interferenze elettromagnetiche potenzialmente dannose nella fascia bassa dello spettro di frequenza. L’obiettivo generale di questa estensione verso il basso degli attuali limiti di frequenza è garantire che tutti i dispositivi possano coesistere armoniosamente con un rischio minimo o nullo di interferenza tra di loro. Ciò richiede un ripensamento nella progettazione di migliaia di prodotti elettronici ed elettromeccanici destinati a una pluralità di settori.

Schaffer ha recentemente condotto un sondaggio coinvolgendo professionisti che operano nei più svariati comparti – macchinari e robotica, automotive, gestione dell’energia, illuminazione e molti altri ancora – su questo tema. Dall’indagine della multinazionale svizzera è emersa una diffusa incertezza sul grado di preparazione dell’industria nei confronti di questi cambiamenti oramai imminenti.

Quasi il 90% degli intervistati ha riconosciuto di ritenere che l’estensione graduale fino a 9 kHz avrà almeno un impatto diretto sulla loro attività. Ma come la legislazione influenzerà esattamente i progetti attuali? E che cosa si può fare ora per soddisfare i nuovi requisiti richiesti? Sull’argomento abbiamo intervistato Guido Schlegelmilch, Head of Products & Technologies, Industrial Division di Schaffner.

EP: Quali sono le ragioni alla base dell’estensione dei test di conformità dei dispositivi fino a 9 KHz?

GS: Per comprendere ciò che sa succedendo, è utile una breve introduzione. Per quanto concerne le emissioni condotte, esse sono tipicamente controllate nella banda compresa complessivamente tra 150 kHz a 30 MHz. Tra un paio di anni il limite inferiore sarà portato da 150 a 9 kHz, per cui il futuro range EMC sarà compreso tra 9KHZ e 30 MHz. In realtà, già oggi esistono alcuni standard che richiedono misure al di sotto dei 150 kHz, ad esempio per i radiatori, le apparecchiature informatiche, come i computer e le apparecchiature da ufficio, o i prodotti utilizzati in applicazioni militari e di illuminazione. Sono sostanzialmente due le ragioni, (o meglio, i megatrend), per l’estensione generalizzata di questa norma. Il primo megatrend è la trasformazione del nostro sistema energetico, che si sta orientando verso un modello di rete più sostenibile, efficiente, decentralizzata e intelligente. Inoltre, l’elettrificazione che coinvolge un numero crescente di settori, tra cui i trasporti, la produzione e le tecnologie edilizie richiede l’adeguamento e l’aggiornamento delle normative e dei regolamenti EMC.  Il secondo megatrend è il numero crescente di dispositivi elettronici di potenza connessi alla rete. La crescente spinta verso la digitalizzazione e l’elettrificazione contribuisce all’incremento del numero di prodotti e sistemi che sono fonti di interferenze, molti dei quali operano in una banda di frequenza inferire a 150 kHz. Si pensi ad esempio ai LED, sempre più utilizzati al posto delle lampade tradizionali, al maggior numero di alimentatori necessari per fornire potenza a una pluralità di apparecchiature digitali, senza dimenticare l’aumento delle installazioni di caricabatterie per veicoli elettrici. Estendendo lo spettro delle frequenze EMI a 9 kHz, la maggior parte dei sistemi e dei dispositivi che operano in questa gamma di frequenze più basse potrà essere coperta e regolamentata. Ciò dovrebbe contribuire a garantire che tutti i nuovi dispositivi elettronici installati lavorino insieme in modo armonioso e producano meno interferenze. Queste norme sono definite da vari Enti: IEC, CISPR, CENELEC, ETSI ed esperti di Schaffner lavorano in diversi di essi.

E.P.: Cosa devono fare le aziende per assicurare la compatibilità?

G.S.: In prima istanza è comprendere gli si prefiggono obiettivi che gli standard. Le normative EMC definiscono i termini, i processi e i metodi di prova da utilizzare per ottenere la compatibilità elettromagnetica. Esse, inoltre, specificano i limiti per le emissioni elettromagnetiche e l’immunità dei prodotti elettrici utilizzati in diversi ambienti e, come appena sopra ricordato, sono valide per una gamma di frequenze compresa tra 150KHZ e 30MHZ. Ciò significa che le norme si pongono l’obbiettivo di ridurre le interferenze elettromagnetiche in questa banda di frequenza. Le norme possono essere suddivise in tre gruppi: di base, generiche e di prodotto. Le norme di base forniscono regole generali e fondamentali per ottenere la compatibilità elettromagnetica, applicabili a tutti i prodotti, sistemi e reti. Gli standard di base servono come riferimento e non sono applicabili a prodotti specifici, in quanto forniscono informazioni generali sul modo in cui si verificano i disturbi EMC e indicano i limiti che devono essere rispettati. Gli standard generici sono invece applicabili a un ambiente specifico e definiscono i requisiti essenziali e le procedure di test che devono essere applicati a qualsiasi prodotto che opera in questo ambiente, oltre a indicare i limiti e le procedure di prova. Gli standard di prodotto, infine, si applicano a prodotti specifici o a famiglie di prodotti e forniscono procedure di test e limiti per questi prodotti. Esistono standard di prodotto tipici, ad esempio, per i caricabatterie dei veicoli elettrici, gli inverter fotovoltaici o gli azionamenti dei motori.

Questa premessa è necessaria perché le aziende devono rispettare tutti gli standard che sono rilevanti per loro, ovvero lo standard di base, per il loro ambiente specifico e per le loro singole famiglie di prodotti. Quindi, una delle domande chiave è: come può un’azienda essere sicura che i suoi prodotti siano conformi? Qui entrano in gioco gli aspetti dei requisiti di misura e collaudo, poiché l’estensione degli standard EMC fino a 9 kHz obbliga i produttori a testare i loro dispositivi elettronici alle frequenze più basse per garantire la conformità agli standard estesi. Ciò può richiedere apparecchiature e strutture di prova aggiuntive, poiché appunto le misure devono partire da 9 kHz. Ciò può essere fatto, ad esempio, ricorrendo alle test house, strutture che dispongono delle conoscenze, delle attrezzature di prova e delle infrastrutture adeguate allo scopo. Schaffner, ad esempio, supporta questi centri di collaudo su scala globale mettendo a disposizione i propri componenti e il proprio know-how in tutto il mondo. In alternativa, è possibile contattare direttamente Schaffner: in qualità di azienda di riferimento nel settore EMC, siamo in grado di supportare i clienti con tutto ciò che è necessario, in termini di apparecchiature e know-how, per soddisfare “in toto” le nuove normative. A questo punto una considerazione. Molto spesso gli standard e le normative sono considerati come un qualcosa di piuttosto astratto e teorico. Si tratta di una concezione assolutamente errata: l’assenza di normative EMC potrebbe avere conseguenze molto serie: si pensi ad esempio all’arresto di un’apparecchiatura medicale durante un delicato intervento chirurgico, oppure di un ascensore affollato ai piani alti di un grattacielo o ancora al malfunzionamento di un data center.

Le normative EMC, dunque, rivestono un’importanza fondamentale ed è questo il motivo per cui Schaffer svolge un ruolo attivo e propositivo in numerosi comitati che si occupano di regolamentazione e standardizzazione in tutto il mondo.

E.P.:  Il costo dei dispositivi sarà destinato ad aumentare?

S.G.: Questa domanda ci viene posta molto spesso e la risposta è: dipende. Questo perchè la nuova normativa avrà un impatto su diversi aspetti della progettazione del prodotto e sui costi. In primo luogo, è possibile fare alcune considerazioni di progetto sul filtro stesso. I dispositivi elettronici devono essere progettati per funzionare a frequenze più basse, il che può richiedere modifiche relative sia al progetto del circuito sia alla scelta dei componenti. Ad esempio, condensatori e induttori che funzionano in maniera soddisfacente a frequenze più elevate, potrebbero non rivelarsi così efficaci a frequenze più basse. Ciò non vale solo per i singoli componenti, ma anche per le loro combinazioni, come ad esempio nei filtri EMC.

In secondo luogo, potremmo trovarci di fronte a problemi di progettazione delle applicazioni dei nostri clienti, causate dall’aumento del contenuto di elementi di filtraggio nelle loro soluzioni. Inoltre, riteniamo che siano necessarie nuove tecnologie di filtraggio. Per alcune applicazioni, le attuali soluzioni di filtri passivi possono essere adatte, ma per altre potrebbero essere necessari anche filtri EMC attivi. In terzo luogo, potrebbe esserci un impatto sui costi. L’ormai quasi imminente introduzione delle normative EMC estese potrebbero richiedere l’adozione di nuove soluzioni di filtraggio che possono avere un impatto sulla struttura complessiva dei costi del prodotto finale. Esistono diverse modalità per attenuare l’impatto sui costi. Innanzitutto, si possono prendere in considerazione tecnologie e filtri adeguati nelle fasi iniziali del processo di sviluppo. Ci capita sovente di discutere con clienti che hanno ignorato le normative EMC nella fase iniziale dello sviluppo dei loro prodotti e quindi non ottengono l’approvazione per immettere i nuovi prodotti sul mercato. Ciò comporta ovviamente costi aggiuntivi, necessari per risolvere le problematiche EMC e ritardi nell’introduzione dei prodotti. Tutto questo potrebbe essere evitato integrando tempestivamente le soluzioni di filtraggio EMC. Per ridurre i costi si potrebbe anche ricorrere all’adozione di nuove tecnologie, come quelle dei filtri attivi o ibridi.

E.P.: In quali industrie/settori le nuove norme avranno un impatto maggiore?

G.S.: Come accennato all’inizio, esistono già alcuni standard che richiedono misure al di sotto dei 150 kHz. Tuttavia, le tempistiche attuali su cui ci stiamo concentrando sono le seguenti:

• – l’introduzione degli standard generici di emissione per gli ambienti industriali, prevista per il 2026 (IEC 61000-6-4)
• – gli standard di prodotto per gli azionamenti dei motori e le macchine utensili, anch’essi previsti per il 2026 (IEC 61800-3 Edizione 5).

In seguito, comunque, l’estensione delle normative avrà un impatto su tutti i settori.  Molto probabilmente ci saranno periodi di transizione diversi per i vari prodotti presenti sul mercato. I prodotti esistenti saranno adattati nell’arco dei prossimi anni, mentre lo sviluppo di nuovi prodotti dovrebbe prevedere l’integrazione delle normative future già oggi, considerando anche la disponibilità di nuove tecnologie come il filtraggio EMC attivo. Avendo assistito a processi di standardizzazione simili in passato, consigliamo vivamente ai nostri clienti di iniziare quanto prima le attività necessarie per evitare eventuali ritardi in futuro. Stiamo infatti già discutendo con clienti che vogliono avere prodotti conformi nelle loro nuove piattaforme di prodotti che saranno introdotte sul mercato tra 3 anni.

E.P.: Cosa sta facendo Schaffner per aiutare le aziende a soddisfare le nuove normative EMC?

 G.S.: Il supporto offerto da Schaffner è vario e articolato. In primo luogo, le informazioni disponibili su Internet, che illustrano le più recenti tendenze e le attività dei vari comitati che si occupano delle normative all’interno dei quali Schaffner è attivamente presente. In secondo luogo, siamo presenti a fiere, mostre, tavole rotonde ed eventi simili, dove i nostri esperti sono a disposizione dei clienti esistenti e potenziali. In terzo luogo, visitiamo regolarmente le aziende per discutere le tematiche legate alle nuove normative, sia in linea generale sia relativamente a problemi specifici delle singole aziende.  Naturalmente, incoraggiamo i clienti ad avvalersi delle nostre infrastrutture poiché anche noi, in quanto leader di mercato, investiamo in apparecchiature adeguate che sono costantemente aggiornate.

In sintesi, ci proponiamo come un punto di riferimento unico in grado di offrire un supporto a 360 gradi: consulenza di esperti, visite personalizzate, pubblicazioni, misure e collaudi, documentazione, materiale di formazione e “last but not least”, la soluzione di filtraggio più adatta per ogni specifica applicazione.

Filippo Fossati

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