Non che voglia insistere su l’argomento “condensatori” *, ma di recente in occasione di un incontro con un filtro RFI (radio-frequency interference) / EMI (ElectroMagnetic Interference) su di un apparecchiatura, mi ha dato modo di rispolverare alcune considerazioni proprio su i condensatori, che penso possano essere utili. Perchè il filtro EMI e perchè i condensatori ? Perchè il filtro EMI, ovvero quel circuito passivo che si trova nella stragrande maggioranza dei dispositivi elettronici ed elettrodomestici in genere, assolve all’importante compito previsto dalle norme europee di limitare l’emissione di disturbi elettromagnetici in rete da parte dei dispositivi elettronici, e al contempo proteggere il dispositivo da questi.
Il compito viene svolto dal circuito elettrico, realizzato da opportune celle di tipo LC, ovvero con induttanze e condensatori opportunamente collegati. Pertanto chi svolge il compito fondamentale di filtraggio son proprio questi componenti : l’induttanza, realizzata da un avvolgimento in filo di rame su nuclei di tipo toroidale, e da condensatori elettrolitici di tipo speciale.
Questi filtri son quelli che si trovano installati, direttamente nella vaschetta di presa di alimentazione del dispositivo, o inseriti subito a valle della presa di alimentazione dell’elettrodomestico; questo perchè è importante che siano molto vicini (collegamento) al punto di alimentazione del dispositivo elettrico.
Le immagini precedenti rappresentano a destra una presa di alimentazione, che in genere si trova installata su dispositivi elettronici, tipo strumenti di misura,amplificatori di BF,etc dove si può notare la scatolina in metallo contenente il filtro EMI con il relativo schema serigrafato sulla scocca del contenitore; mentre quello di destra è un tipico filtro EMI installato in alcuni elettrodomestici come ad esempio le lavatrici, anche in questo caso, sul corpo del filtro si trova riportato lo schema di realizzazione del fitro. Gli schemi in genere sono simili, e come già detto realizzano il filtro di tipo passivo con componenti induttive e capacitive. Uno schema tipo può essere :
con le induttanze connesse in serie al circuito di alimentazione e le capacità in derivazione sulla linea di alimentazione o verso terra ed una linea di fase. Per quanto riguarda i filtri EMI ci sarebbe molto da scrivere, e non è il mio forte, pertanto mi limito a questa breve descrizione, ed anche perchè come ho scritto volevo considerare “i condensatori speciali” di questo filtro, che ha una particolare caratteristica : quella di essere costantemente sottoposto alla tensione di rete elettrica di 230 V 50 Hz.
Quest’ultima considerazione ci dovrebbe far capire l’importanza dei condensatori elettrolitici utilizzati, perchè essendo sempre alimentati alla tensione di rete, devono garantire la sicurezza del dispositivo per quanto concerne il possibile rischio elettrico; pertanto devono rispondere a ben precisi dettami costruttivi, ed in tal senso se ne occupa il normatore con le EN132400-IEC384-14, EN60950-IEC950 etc ed eventuali aggiornamenti. Questo perchè essendo collegati direttamente e costantemente alla tensione di rete, saranno interessati a sovratensioni, e/o transitori di tensione, generati da fulmini, sbalzi di tensione,manovre su linee elettriche da parte del gestore .. la possibilità che il condensatori si guasti non è una possibilità remota, pertanto devono garantire in quel caso assenza di rischio per l’utente.
Questi condensatori speciali, vengono classificati dal normatore con la Classe X e la Classe Y. Se guardiamo lo schema precedente possiamo vedere, che il condensatore della Classe X (Cy), è collegato tra i conduttori di linea in derivazione, ovvero tra il conduttore di fase e neutro, viene detto anche “condensatore trasversale”, per il loro tipico collegamento non dovranno avere perdite, ne dovranno andare in cortocircuito per un danno al dielettrico, pertanto dovranno ben sopportare eventuali sovratensioni che si presenteranno sulla linea di alimentazione, ma la contempo in caso di guasto fanno si che le protezioni a monte della linea di alimentazione intervengano correttamente. Hanno caratteristiche di bassa ESR, sopportano bene carichi di tipo impulsivo, e le sovratensioni (IEC60384-14). Sempre riferendoci al precedente schema generico di un filtro EMI, si può notare la presenza di un altro condensatore di Classe Y (Cy), questo è collegato tra un conduttori di linea, e la connessione di terra, viene anche detto “condensatore di linea a terra”, questi hanno il compito di agire sulla componente di modo comune della corrente di disturbo, garantendo una bassa impedenza verso terra, fornendo un percorso migliore al disturbo verso terra. Pertanto se interessati da una sovratensione che supera il limite di isolamento stabilito questa può perforare il dielettrico trasformando il condensatore in un cortocircuito, interessando i dispositivi di protezione differenziale. Vediamo meglio: poichè il condensatore Cy è collegato direttamente allo chassis del dispositivo, qualora mantenesse una conduzione verso questi a causa del perforamento del dielettrico, il circuito di alimentazione dell’impianto elettrico provvisto di dispositivo differenziale, quest’ultimo sentendo la corrente di dispersione verso terra interverrà aprendo il circuito di alimentazione, proteggendo dal rischio elettrico per contatto verso lo chassis le persone; mentre se l’impianto elettrico non è sprovvisto di protezione differenziale si avrebbe una condizione di rischio elettrico. Per quest’ultimo motivo i condensatori Cy rispondono anche’essi a precise prescrizioni costruttive (IEC60384-14) ovvero con un dielettrico di autoriparazione e con un doppio isolamento, ovvero si ripristina da solo impedendo così la formazione di cortocircuiti interni. Questo consente ai condensatori di classe y di superare indenni sovratensioni presenti sull’alimentazione di rete elettrica, e garantire al contempo un buon isolamento verso massa.
Per i condensatori speciali di Classe X e la Classe Y, la norma EN132400 suddivide in sottoclassi, o meglio per la classe x si hanno le sottoclassi X1, X2, X3 sostanzialmente si differenziano per “picco di tensione in servizio” ed “applicazione”, la classe che si trova in applicazione su filtri EMI dei dispositivi elettronici e elettrodomestici comuni, sono quelli appartenenti alla classe X2, mentre quelli appartenenti alla classe X1, sono utilizzati in campo industriale. Per la classe y, la norma la suddivide in sottoclassi Y1,Y2,Y3,Y4 queste si differenziano per il “tipo di isolamento”, “tensione nominale”, “tensione di test” e “tensione di impulso”, anche in questo caso nelle applicazioni su filtri EMI dei dispositivi elettronici e elettrodomestici comuni sono quelli appartenenti alla classe Y2.
L’idea di questa breve descrizione sull’esistenza di questi “condensatori speciali”, è quella di farne conoscere l’esistenza, per l’importanza che riveste l’aspetto sicurezza di questi componenti elettronici, essendone oggi aumentata di gran lunga lo loro presenza sul mercato, in maniera direttamente proporzionale alla presenza dei filtri EMI richiesti dalla normativa europea su tutti i dispositivi elettrici ed elettronici, e per la presenza della neonata illuminazione led che vede di gran lunga l’utilizzo degli alimentatori transformless, dove la presenza dei condensatori X2 _ Y2 è indispensabile per la loro realizzazione.
L’aspetto di questi condensatori, è in genere facilmente identificabile, perchè realizzati a forma di parallelepipedo e in genere (non sempre 😉 ) si presentano di colore giallo, azzurro o grigio ..
Si può aggiungere che si possono incontrare anche condensatori speciali che integrano le classi X ed Y, per particolari applicazioni.
Quello che a mio avviso è importante, sottolineare ed avere ben presente, è che questi condensatori dovendo essere collegati direttamente alla line adi alimentazione elettrica, ovvero alla tensione di rete di 230 V 50 Hz al fine di realizzare la funzione di filtraggio EMI ed RFI, devono essere necessariamente certificati come condensatori di sicurezza, ed è importante verificarne la presenza attraverso la presenza delle caratteristiche serigrafate sul corpo stesso del condensatore, e i relativi loghi idi certificazione standard : UL, CSA, VDE, SEMKO, FIMKO, NEMKO, DEMKO, SEV, CQC, CE.
*_link su precedenti presentazoni su i condensatori : *Info sul capacitore * I condensatori hanno scadenza ?
