Alimentatori: sicurezza garantita

La EN 60335 part 1 è uno standard di sicurezza per apparecchi elettrici d’uso domestico e similare, che definisce in che modo queste categorie di prodotti possono soddisfare i requisiti generali della “Low Voltage Directive” Lvd 2006/95/EC e di altre come la “Direttiva Macchine” 2006/42/EC o la “Construction Products Directive” 89/106/EEC. Questa differenza è data dal fatto che un tipico ambiente domestico può avere una serie di apparecchiature elettriche destinate a usi diversi. Poiché i prodotti possono variare nel tipo e nell’uso, la EN 60335 include attualmente anche gli standard 114 Part 2 che si riferiscono ai requisiti di prodotti che vanno dai giocattoli agli insetticidi o alle cesoie da giardino. Per questo, anche il documento Part 2 deve essere consultato e ha la precedenza sui ‘requisiti generali’ della Part 1. Anche la norma EN 60664-1,“Coordinamento dell’isolamento per apparecchiature nei sistemi a bassa tensione. Principi, requisiti e test” è spesso citata. Una cucina moderna potrebbe avere apparecchi di livello “professionale” coperti dallo standard. Allo stesso modo, locali come alberghi, negozi e uffici possono avere attrezzature destinate al mercato domestico; lo standard copre quindi anche queste aree. Un altro livello di applicabilità è dato dall’utente finale. La EN 60335 copre le apparecchiature utilizzate da un pubblico generico, ma esclude le disposizioni per bambini fino a 3 anni, bambini da 3 a 8 anni senza supervisione e persone con disabilità estese. Generalmente, la norma EN 60335 copre una tensione di ingresso nominale non superiore a 250 Vac monofase o 480 Vac trifase, così come le apparecchiature a batteria, ma alcuni prodotti specifici come gli utensili elettrici sono coperti da standard separati. Lo standard, in particolare, non si applica agli apparecchi elettronici audio e video, ai dispositivi per uso medicale, agli strumenti elettrici portatili a motore, ai Pc o agli utensili elettrici a motore trasportabili.

Progettare un alimentatore

EN 60950, EN 60065 ed EN 62368 sono standard applicati all’Information Technology e agli audiovisivi, mentre EN 60601 è l’equivalente per uso medicale. I prodotti di potenza che soddisfano questi standard non necessariamente soddisfano i requisiti della EN 60335, sebbene in alcune aree la EN 60335 sia meno rigorosa. Per esempio la EN 60950 consente un isolamento solido di >0,4 mm per l’isolamento rinforzato di parti accessibili con alcune condizioni, ma EN 60335 di default è >2 mm, a meno che non venga effettuata una valutazione specifica del materiale insieme a prove di riscaldamento a secco per 48 ore e successivi test dielettrici ad alta tensione. Anche dopo questo, lo standard richiede ancora > 0,6 mm per apparecchiature soggette ad ambienti con sovratensioni di classe II di >1,2 mm per la classe III. Un’altra differenza, ad esempio, è la distanza in aria e superficiale; la EN 60335 si riferisce al Iec 60664 quando la tensione di lavoro tra l’isolamento ha forme d’onda periodica imposta maggiori di 30 kHz, come normalmente accade con alimentatori switching. Lo standard IT EN 60950 e quello medicale Iec 60601 sono meno rigorosi su questo, usando solo “rms o dc effettivi”, mentre lo standard più recente EN 62368 fa riferimento anche all’Iec 60664.

Protezione per due guasti

Nell’ultima edizione, i redattori della EN 60335-1 si sono aggiornati sulle realtà delle apparecchiature domestiche di oggi, sempre più “smart”, dotate di controlli elettronici, che possono anche essere collegate a Internet. L’elettronica entra così a far parte delle disposizioni di sicurezza intrinseche dell’apparecchiatura, ad esempio molti controlli On/Off sono ora effettuati con input digitali a un processore che mette il prodotto in stand-by. Se l’elettronica monitora la temperatura e si affida su quel controllo On/Off per scollegare il dispositivo, l’elettronica è sicuramente parte della sicurezza. In contrapposizione rispetto alla storia, lo standard considera quindi i guasti nell’elettronica in combinazione con un altro singolo problema, in pratica due guasti. Il guasto dell’elettronica potrebbe semplicemente essere la batteria a bottone che mantiene in vita il processore durante l’interruzione di corrente, che non è stata sostituita. Per verificarlo, lo standard richiede che le apparecchiature con circuiti elettronici di protezione (Pec) siano soggette a una tensione di ingresso che si riduce lentamente a un livello in cui la funzionalità viene persa, ma con qualsiasi batteria di riserva scollegata. Il prodotto deve rimanere in sicurezza. La combinazione di possibili guasti richiede un attento giudizio ingegneristico su cosa testare. Questo contrasta con gli standard di sicurezza IT e medicale che esaminano il funzionamento in sicurezza dopo aver imposto un singolo guasto.

Guasti provocati da Emi

Le apparecchiature che soddisfano gli standard IT e medicali, per esempio, devono incontrare le disposizioni della direttiva Emc 2014/30/EU che impone la conformità con lo standard appropriato, definendo le Emi e i loro livelli nell’EN 61000-4. Il prodotto è classificato in base al suo comportamento, se continua a funzionare, si blocca o si guasta. Tuttavia, non viene valutato un guasto che comprometta altre funzioni di protezione per la sicurezza dell’attrezzatura. Nella EN 60335 questo viene invece considerato in base al fatto che l’ambiente non è ben controllato e le apparecchiature possono non avere una regolare manutenzione. Di conseguenza, viene imposto un guasto in qualsiasi Pec e vengono poi condotti i test Emc per verificare i rischi per la sicurezza. I livelli di severità delle Emi, secondo la EN 61000, sono tipicamente impostati alti e i dispositivi di protezione per le sovratensioni sugli ingressi dell’alimentatore sono scollegati durante i test. Questo perchè questi componenti possono avere meccanismi di usura e non possono essere considerati efficaci dopo un lungo periodo di servizio. Ora abbiamo tre condizioni “anormali”; un Pec fallito, un limitatore di sovratensione usurato e un impulso o transitorio Emi. Pertanto, gli alimentatori devono essere progettati per resistere a questi livelli di stress senza limitatori di sovratensione e non aver o indurre guasti in modo pericoloso. Inoltre, non devono rispondere allo stimolo Emi e al guasto del Pec passando in una condizione operativa da uno stato di sicurezza di stand-by o spento, impostato dal primo guasto del Pec.

Software e sicurezza

Un requisito specifico delle apparecchiature per uso domestico conforme alla EN 60335 è che qualsiasi controllo attraverso il software o il firmware del prodotto deve resistere a condizioni di singolo guasto e con le Emi applicate. Il software non deve avere alcun “bug” sistematico e deve essere soggetto a un programma di verifica e convalida in fase di sviluppo per garantire la sicurezza. L’hardware che comprende l’elettronica del programma deve essere valutato con un’analisi Fmea (Failure mode and effect analysis). Per una protezione completa potrebbe essere necessario aggiungere dell’hardware ridondante o dei sistemi di autotest e segnalazione. La EN 60335 si rivolge certamente alla attuale realtà delle apparecchiature in ambito domestico; le edizioni future dovranno affrontare anche le implicazioni di sicurezza legate alla loro connettività wireless.

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