Disturbi elettromagnetici e filtri EMI

La compatibilità elettromagnetica (EMC) dei dispositivi elettronici, sia per il trasferimento dell’informazione che per la trasmissione e la conversione di potenza, è un tema di grande attualità.

Oggigiorno, la larga diffusione di apparecchiature elettroniche avanzate all’interno dei quadri elettrici causa numerosi problemi ai progettisti.

Tali dispositivi, infatti, sono sempre più suscettibili al rumore e a interferenze elettromagnetiche, quali:

• tensioni di alimentazione sempre più basse (alimentazione a batterie);
• aumento della velocità dei dispositivi;
• miniaturizzazione;
• connettività wireless (spesso con diversi protocolli sullo stesso device).

Tali fenomeni possono compromettere il corretto funzionamento dei dispositivi, creando numerosi problemi. Per evitare che un impianto elettrico di un’azienda possa causare ritardi produttivi, è bene risolvere le interferenze e comprenderne le cause.

Interferenze elettromagnetiche

Le interferenze elettromagnetiche (Electromagnetic Interference EMI) sono fenomeni dovuti all’interazione fra circuiti elettrici e possono portare a malfunzionamenti, guasti e condizioni pericolose per le apparecchiature o per chi le utilizza.

In un quadro elettrico è indispensabile che più componenti interagiscano reciprocamente. Per questo esistono alcune norme predisposte per cui ciascun dispositivo elettrico (o elettronico) deve soddisfare criteri di compatibilità e immunità.

Per compatibilità si intende la proprietà del dispositivo di non emettere quantità di disturbo tale da compromettere le apparecchiature circostanti, mentre per immunità si intende la proprietà di garantire il proprio funzionamento anche con apparecchi nelle vicinanze che disturbano.

A tal proposito, esistono dei convertitori di potenza, che emettono per loro natura radiodisturbi. Rapide variazioni di corrente e tensione, flussi dispersi, effetti parassiti ed altre criticità sono all’origine di questi fenomeni.

I disturbi EMI possono anche arrivare da altre sorgenti, siano esse di origine naturale come effetti elettrostatici, fulmini e bagliori solari, sia da sorgenti di origine umana come segnali cellulari, segnali radio e sistemi di trasporto.

I filtri EMI sono diventati necessari per l’industria elettrica ed elettronica.

Le norme sulla compatibilità elettromagnetica impongono di rispettare determinati limiti di emissione sia per via condotta che irradiata. Le emissioni condotte sono disturbi che si propagano sui cavi di alimentazione e di interconnessione del dispositivo sotto forma di tensioni e correnti, mentre le emissioni irradiate sono disturbi che si propagano nell’aria sotto forma di campi elettromagnetici.

Gli apparecchi elettrici devono soddisfare la Direttiva 89/336/CEE. Le norme si suddividono in norme di Base, di Prodotto e Generiche:

• norme di base: definiscono configurazioni, metodi di prova e strumentazione di misura;
• norme di prodotto: definiscono i requisiti di prodotti specifici;
• norme generiche: utilizzate per prodotti non coperti da uno standard armonizzato.

Filtri di Rete EMI

Le EMI, dunque, sono influenzate da molteplici fattori: è opportuno cercare di eseguire un progetto in modo tale da minimizzare la generazione dei disturbi alla radice, per non doversi trovare a dimensionarne altri più costosi e ingombranti.

Per soddisfare le specifiche sul rumore è normalmente necessario introdurre un filtro di ingresso che si frappone tra le linee di ingresso ed il circuito elettronico.

I filtri EMI, anche chiamati filtri di soppressione EMI, riducono i rumori elettromagnetici attraverso la soppressione delle alte frequenze indesiderate.

Posizionati sull’alimentazione in ingresso al dispositivo, questi filtri evitano che tali disturbi possano entrare e creare malfunzionamenti. Inoltre, i filtri EMI evitano che il rumore generato dal funzionamento del dispositivo disturbi la rete di alimentazione, interferendo poi con altri device.

La selezione del filtro più appropriato alla propria applicazione avviene attraverso la scelta delle dimensioni adatte, delle sue performance e del costo.

Diversi tipi di filtri forniscono livelli di soppressione differente e hanno quindi differenti caratteristiche. Quello che funziona correttamente in un sistema potrebbe non rivelarsi tale in un altro.

Scegliere l’azienda che sappia come progettare un quadro elettrico, scegliere il filtro adatto ed evitare i problemi derivanti dai fenomeni elettromagnetici è di vitale importanza per la produttività aziendale.

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Massimo Filippi
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