産業機器向けの単相 EMI フィルタの選択と CE 準拠

単相 EMI フィルタは、主電源と機器の間に配置されるパッシブ ネットワークで、両方向に伝わる伝導干渉、つまり負荷が電源に逆流してくるノイズや電源から届くノイズを減衰します。このポートフォリオ用に公開されている1A EMI フィルタの範囲は、 ～ 40A の単相および三相ユニットをカバーしています。 1 つを選択する場合、公開されている 4 つのパラメータに加えて、設置に関する決定事項が 1 つあります。つまり、最大連続動作電圧、定格電流、接続タイプ、およびデータシートに記載されている高電位テスト電圧であり、フィルタが置かれる環境に合わせて設定されます。コンプライアンスの問題は別個であり、より大きな問題です。フィルターはコンポーネントです。重要なマークは完成品に適用され、フィルターは組み立てた証拠の一部です。

重要なポイント

• フィルターは両方向に機能します。 機器からの放射を制限し、電源から届く干渉に対する耐性を向上させます。

• 定格電流は熱数値です。 公表されている定格は、定義された周囲温度 (通常は 40 °C) での値であり、キャビネットが高温になるとフィルターの定格を下げる必要があります。

• 接続タイプによってインストールが決まります。 インサート、ライン配線、端子台、ボルト、および IEC インレットのバリエーションは、さまざまなパネルの慣行に適合します。

• 高電位のテスト電圧は公表された仕様であり、マークではありません。 データシートの図とアセンブリに必要なものを比較してください。

• 単極と双極のバリエーションでは、参照するものが異なります。 電流定格だけではなく、接地配置に基づいて選択してください。

• フィルターは証明書ではなく、コンプライアンスへの入力の 1 つです。 標準は最終機器に適用され、サプライヤー独自の宣言がプロジェクト ファイルに含まれます。

単相 EMI フィルタの実際の機能

干渉はどこから来るのでしょうか?

スイッチング電源では、最も速い遷移が最も広いスペクトルを生成します。整流器の回復、スイッチングエッジ、寄生容量はすべて、主導体に沿って逆流する電流を生成します。フィルタは、これらの電流がエンクロージャから出る前に方向を変える低インピーダンス パスを提供し、対称的に機能します。つまり、同じネットワークが外部から到来する干渉を減衰します。

フィルタは、差動モードまたはコモンモードのどちらのパスを保護しますか?

両方とも、物理的にも異なります。差動モードのノイズは活電導体から流れ出て中性線に戻るため、直列インダクタと線間コンデンサによって減衰されます。コモンモード ノイズは両方の導体から流出し、アースを通って戻るため、コモンモード チョークとライン対アース間のコンデンサによって減衰されます。これは、データシートを読むときに重要です。バイポーラまたは 2 ステージとして説明されているバリアントは、それらのパスの 1 つを対象とした要素を追加しています。そのため、同じ電流定格を持つ 2 つのフィルタが同じ設置内で異なる動作をする可能性があります。

単相 EMI フィルタのデータシートを読む

電圧と電流の定格は何を修正しますか?

最大連続動作電圧は接続できる電源を決定し、定格電流は熱エンベロープを決定します。ライン タイプ CW1B EMI フィルタは、 最大連続動作電圧 115/250 VAC、動作周波数 50/60 Hz、最大 40 °C での定格電流範囲 1A、3A、6A、および 10A を実現しており、カスタマイズとして最大 15A まで利用可能です。 「最高 40 °C で」というフレーズは、人々が読み飛ばす部分です。 40 °C を超える高温で動作する密閉キャビネットでは、使用可能な電流は銘板の数値よりも低くなり、ディレーティングはその隣の電源に適用されるのと同じロジックに従います。

高電位のテスト電圧が重要なのはなぜですか?

これにより、フィルターがどのような断熱レベルで構築およびテストされたかがわかります。これは、アセンブリー自身の安全性評価への入力となります。同じ CW1B データシートでは、1 分間の高電位テスト電圧が 1500 VDC 線間および 1500 VAC 線間、および 25/085/21 として分類される -25 °C ～ +85 °C の動作および保管温度範囲、および線端子配線接続タイプを引用しています。これらの数値をコンポーネントの公開仕様として読み、最終製品が満たさなければならない要件とどのように一致しているかを確認してください。

接続タイプによってインストールはどのように変わりますか?

これにより、フィルターがパネルにどのように機械的に接続されるか、またフィルターの周囲にどの程度の配線規律が必要かが決まります。インサートタイプのユニットはクイックコネクトまたはプラグイン終端を使用し、ラインタイプのユニットは直接配線され、端子台またはボルト接続ユニットは定義されたトルクと配線による現場配線に対応します。 1 つのパネル内での混合作業は、ベンチでは正しく測定され、キャビネット内では誤動作するフィルタの通常の原因です。これは、技術者がフィルタと負荷の間に残す配線ループがフィルタを通過して直接結合する可能性があるためです。

表 1: 接続と取り付けのバリエーション

フィルターを設置環境に合わせる

パネルマウントまたはIECインレット?

IEC インレット フィルタは、アプライアンスのインレットをフィルタ ネットワークと統合します。これは、 ヒューズとスイッチを統合した IEC インレット フィルタ ファミリで公開されているアプローチであり、ライト、シングル ヒューズ、またはダブル ヒューズの有無にかかわらず、スイッチのオプションを備えた 1A ～ 10A の IEC ソケット入力モデルを提供します。これは、吸気口が露出しており、別個のフィルタが独自のエンクロージャを必要とする機器にとっては正しい答えです。機械パネルの場合、主電源が入るポイントの近くに取り付けられた端子ブロックまたはボルト接続フィルタが従来の選択ですが、 クイックコネクト端子を備えたインサートタイプのフィルタは 、ベンチ上で組み立てられた機器に適しており、公開されている最大 40 °C での 1A ～ 15A の範囲がほとんどの機器負荷をカバーします。

単極か双極か?

単極とは、フィルター ネットワークが構築される極の数を指します。双極性バリアントでは、2 番目の参照パスを対象とした要素が追加されます。この区別は、接地配置が異常である場合、または単段フィルタを取り付けた後でも測定されたコモンモードノイズが高いままである場合に最も重要になります。どちらも CW3 および CW4 ファミリ全体の標準バリアントとして公開されているため、決定は仕様表ではなく測定に基づいて行われます。

単相ですか、それとも三相ですか?

単相は産業用制御および計装機器の大部分をカバーしますが、CW12B-10A-R ～ CW12B-40A-R などの三相 3 線バージョンは 380 VAC 電源用に存在します。インサート タイプの単相 EMI フィルタは、 単極構成とバイポーラ構成の両方で 3A ～ 30A の帯域をカバーしており、ほとんどのオートメーション キャビネットがこの帯域に設置されています。負荷が単相の場合に三相を選択すると、コストが増加し、アース経路の制御が難しくなる可能性があるため、機器が実際に使用する電源にフィルタを一致させてください。

表 2: モデルファミリーと電流定格

上記の評価は、公開されているモデル表から引用されています。注文する前に、データシートで正確なバリエーション、周囲定格、終端を確認してください。

コンプライアンス: CE マーキングが機器製造者に要求するもの

どの基準が何に適用されますか?

規格はフィルターではなく製品に従います。 EMC 指令は、適用される調和規格を満たすことによって満たされます。工業環境では、一般的なイミュニティおよびエミッション規格が一般的ですが、他のカテゴリの機器はそのカテゴリに固有の規格に従います。安全面では、最終製品を管理する規格 (情報通信技術機器に関する IEC/EN 62368-1 など) によって、アセンブリが満たさなければならない絶縁と間隔の要件が設定されています。コンポーネントとしての EMI フィルタは、独自のコンポーネント規格である IEC 60939 でカバーされており、フィルタのデータシートを読むときに役立ちます。該当するエディションと範囲については、コンプライアンス パートナーに確認してください。

フィルターだけではコンプライアンスを達成できないのはなぜですか?

エミッションとイミュニティは完成したアセンブリの特性であるためです。ケーブルの配線、アース接続、エンクロージャの品質、電源のスイッチング周波数、キャビネット内のフィルタされていない主電源配線の長さはすべて測定に影響します。フィルターと負荷の間に長い撚りのないループを設けて取り付けられた正しく定格のフィルターは、入口点に直接取り付けられた小型のフィルターよりも性能が低下する可能性があります。フィルターを複数の制御変数の中の 1 つとして扱います。

どのような文書を収集する必要がありますか?

フィルタに関するサプライヤー独自の申告書、定格電圧、電流、および高電位のテスト数値が記載されたデータシート ページ、および実際に注文したバリエーションの記録を収集します。クイックコネクトタイプやインサートタイプのフィルタを使用する場合は、交換により接触抵抗が変化し、試作品でのノイズ測定が無効になる可能性があるため、嵌合コネクタ部分も記録してください。これらはすべて、個々のエンジニアに属するフォルダーではなく、プロジェクト ファイルと一緒に保管してください。

表 3: フィルターがカバーするものとカバーしないもの

例示的な方法のみ。 SMUN 製品仕様ではありません。

お見積り依頼前の選定ワークフロー

ステップ 1 — 電源と周波数を確認します。 機器が実際に使用する最大連続動作電圧と回線周波数を確立します。

ステップ 2 — 定格電流を軽減します。 銘板電流から始めて、実際の内部周囲温度が 40 °C を超えるように下げます。

ステップ 3 — 干渉モードを特定します。 測定を使用して、差動干渉とコモンモード干渉のどちらが支配的であるか、また単極または双極のどちらの変化が示されているかを確認します。

ステップ 4 — パネルの練習に合わせて終端を一致させます。 インサート、線路配線、端子台、ボルト、またはIECインレット。

ステップ 5 — 公開されているテスト電圧を比較します。 アセンブリが満たす必要がある要件に対して、データシートに引用されている可能性の高い数値を設定します。

ステップ 6 — 取り付け位置を固定します。 レイアウトが許す限り主電源の入口に近く、フィルタリングされていない実用的な最短のループを備えています。

結論

単相 EMI フィルタは、公開されている 4 つの数値 (最大連続動作電圧、規定の周囲での定格電流、終端タイプ、および高電位試験電圧) から選択され、どの程度適切に設置されているかによって判断されるコンポーネントです。フィルターと負荷の間のループでは、データシートで約束されているパフォーマンスのほとんどが失われるため、設置は選択と同じくらい重要です。

コンプライアンスに関する質問は、コンポーネントの 1 つ上のレベルにあります。マークは最終製品に属し、マークを管理する基準はフィルターではなくそのカテゴリーに従い、フィルターは結論ではなく証拠に貢献します。フィルター データシートをコンプライアンス文書として扱うことは、設計のこの部分で最もよくある誤解です。

見積もりをリクエストする前に、供給電圧と周波数、内部周囲でのディレーティング電流、測定結果が示す干渉モード、パネルの専門家が期待する終端、および最終製品が満たさなければならないアセンブリ要件を確認してください。

よくある質問

Q: 単極と双極のどちらかを選択するにはどうすればよいですか?

A: 仕様表ではなく測定に基づいてください。単極は一般的なケースをカバーします。バイポーラ バリアントでは、2 番目の基準パスを対象とした要素が追加されており、測定されたコモンモード干渉が 1 段フィルタ後に高いままである場合、または接地配置が異常である場合に検討する価値があります。

Q: 定格電流はどのような周囲温度でも適用されますか?

A: いいえ。公表されている定格は、定義された周囲温度 (通常、CW1B ファミリでは最大 40 °C) で引用されており、内部温度が上昇すると使用可能な電流は低下します。密閉されたキャビネットでは、その横にある電源の場合とまったく同じように、取り付け位置で測定した周囲環境に応じてフィルタの定格を下げます。

Q: 1 つのフィルターを複数の負荷に適合させることはできますか?

A: 負荷が給電点を共有している場合は可能ですが、その場合、フィルタは合成電流と合成干渉を検出し、フィルタされていないキャビネット内の配線が長くなります。主要なノイズ源に近い、主電源がエンクロージャに入る箇所にフィルタを取り付けると、通常、すべてに対応する大き​​なフィルタよりも良い結果が得られます。

Q: 高電位のテスト電圧から何がわかりますか?

A: これは、フィルタが構築およびテストされる絶縁レベルを表しており、定義された端子間の指定された電圧での 1 分間のテストとして見積もられています。公開された数値をアセンブリ独自の安全性評価に必要な数値と比較し、これを完成品が準拠していることの証拠としてではなく、1 つの入力として扱います。

Q: 電源にすでにフィルターが内蔵されている場合、フィルターは必要ですか?

A: 内部フィルタを備えた電源は、その端子での干渉を軽減しますが、キャビネット内の主電源配線には残留物が依然として残り、近くの導体に結合する可能性があります。追加のフィルターが必要かどうかは、内部のフィルターで十分であると仮定するのではなく、完成したアセンブリを測定することによって決定されます。