IEC 61000.

IEC 61000 es la familia de normas internacionales para la compatibilidad electromagnética (CEM). Define cómo se comporta el equipo eléctrico y electrónico en su entorno electromagnético, tanto las emisiones que produce como la inmunidad que debe demostrar frente a las perturbaciones entrantes. La serie está referenciada por la Directiva CEM europea, los consorcios de automoción, las normas de maquinaria industrial y numerosos marcos de cualificación específicos de cada sector.

IEC 61000 rige la CEM civil e industrial. Para los entornos electromagnéticos de defensa, la referencia paralela es MIL-STD-461. La mayoría de los productos de uso general, de automoción e industriales utilizan IEC 61000; defensa y aviónica a menudo citan ambas familias para los equipos de uso transversal.

Alcance

IEC 61000 abarca las perturbaciones de baja frecuencia (armónicos de red, huecos de tensión, flicker) y las perturbaciones de alta frecuencia (descarga electrostática, campos de RF radiada, RF conducida, transitorios rápidos, sobretensión). La serie se aplica tanto a las emisiones (lo que el equipo produce y libera a su entorno o a la red de suministro) como a la inmunidad (lo que el equipo debe soportar sin una degradación inaceptable).

La norma está organizada en seis partes:

• Parte 1 — Consideraciones generales y definiciones
• Parte 2 — Entorno (descripción de los entornos electromagnéticos, niveles de compatibilidad)
• Parte 3 — Límites (límites de emisión de armónicos, fluctuaciones de tensión, flicker)
• Parte 4 — Técnicas de ensayo y de medición (la parte de uso más frecuente)
• Parte 5 — Directrices de instalación y mitigación
• Parte 6 — Normas genéricas (emisión e inmunidad para entornos residenciales, comerciales e industriales)

Esta página se centra en la Parte 3 (ensayos de emisión) y en la Parte 4 (ensayos de inmunidad), las dos que se encuentran con mayor frecuencia en la cualificación de productos.

Métodos de ensayo

Ensayos de emisión (Parte 3)

IEC 61000-3-2 — Emisiones de corriente armónica

• Finalidad: limitar la distorsión armónica que el equipo conectado inyecta de vuelta a la red pública de suministro
• Aplicación: equipos con corriente nominal de entrada de hasta 16 A por fase
• Procedimiento: el equipo se opera en condiciones de carga definidas mientras se mide el contenido armónico de la corriente de entrada hasta el armónico 40
• Clases de equipos: Clase A (trifásico equilibrado), Clase B (herramientas portátiles), Clase C (iluminación), Clase D (forma de onda específica de hasta 600 W)

IEC 61000-3-3 — Fluctuaciones de tensión y flicker

• Finalidad: limitar la variación de tensión y los efectos de flicker causados por la conmutación del equipo
• Aplicación: el mismo rango de corriente que 61000-3-2
• Procedimiento: medición con flickímetro durante ciclos de funcionamiento definidos; los valores de flicker de corto plazo ($P_{st}$) y de largo plazo ($P_{lt}$) se evalúan frente a los límites

IEC 61000-3-11 y -3-12 — Equipos de mayor corriente

• Finalidad: extensión de -3-2 y -3-3 a equipos con corriente nominal de entrada superior a 16 A y hasta 75 A por fase
• Aplicación: cargas industriales de mayor tamaño, determinados equipos de HVAC y accionados por motor

Ensayos de inmunidad (Parte 4)

IEC 61000-4-2 — Inmunidad a la descarga electrostática (ESD)

• Finalidad: verificar el comportamiento del equipo tras la exposición a eventos de descarga electrostática
• Modos de descarga: descarga por contacto y descarga por aire
• Niveles de severidad del ensayo: 2, 4, 6, 8 kV de descarga por contacto; 2, 4, 8, 15 kV de descarga por aire (IEC 61000-4-2).
• Procedimiento: pistola de ESD aplicada a los puntos de descarga directa y a los planos de acoplamiento alrededor del equipo
• Aplicación: todos los equipos electrónicos; punto de entrada habitual de los fallos tempranos

IEC 61000-4-3 — Inmunidad al campo electromagnético de RF radiada

• Finalidad: demostrar el funcionamiento continuado en campos electromagnéticos de radiofrecuencia
• Rango de frecuencia: la inmunidad a la RF radiada (IEC 61000-4-3) cubre normalmente de 80 MHz a 6 GHz, con rangos ampliados según la aplicación.
• Intensidad de campo: niveles de severidad con modulación especificada según la aplicación
• Procedimiento: el equipo se expone a un campo calibrado en una cámara anecoica o en una instalación semianecoica mientras se supervisa su comportamiento funcional
• Aplicación: equipos que funcionan cerca de transmisores de radio, dispositivos móviles o entornos de radiodifusión

IEC 61000-4-4 — Inmunidad a los transitorios eléctricos rápidos (EFT) / ráfagas

• Finalidad: ensayar la inmunidad a las ráfagas repetitivas de transitorios rápidos en las líneas de alimentación y de señal
• Procedimiento: patrón de ráfagas de transitorios rápidos aplicado a la entrada de alimentación, a las líneas de señal y a las líneas de control
• Aplicación: equipos industriales expuestos a transitorios de conmutación procedentes de relés, contactores y cargas inductivas

IEC 61000-4-5 — Inmunidad a las sobretensiones

• Finalidad: ensayar la inmunidad a las sobretensiones de alta energía causadas por efectos de rayos y por grandes transitorios de conmutación en la alimentación de CA
• Procedimiento: onda combinada (tensión 1,2/50 μs, corriente 8/20 μs) aplicada a la entrada de alimentación y a las líneas de señal mediante una red de acoplamiento/desacoplamiento
• Severidad: niveles seleccionados en función de la clase de instalación y de la exposición

IEC 61000-4-6 — Inmunidad a la RF conducida

• Finalidad: demostrar la inmunidad a las perturbaciones conducidas inducidas por campos de RF en los cables conectados
• Rango de frecuencia: la inmunidad a la RF conducida (IEC 61000-4-6) cubre de 150 kHz a 80 MHz.
• Procedimiento: señal de perturbación de RF acoplada a los cables mediante una pinza de corriente o una red de acoplamiento-desacoplamiento

IEC 61000-4-8 — Inmunidad al campo magnético a frecuencia de red

• Finalidad: inmunidad a los campos magnéticos a la frecuencia de suministro (50/60 Hz) procedentes de instalaciones de alta corriente cercanas
• Aplicación: equipos instalados cerca de subestaciones, sistemas de tracción o grandes motores

IEC 61000-4-11 — Huecos de tensión, interrupciones breves y variaciones de tensión

• Finalidad: inmunidad a las reducciones o interrupciones breves de la alimentación de CA
• Condiciones de ensayo: combinaciones definidas de porcentaje de reducción de tensión y de duración
• Aplicación: todos los equipos alimentados por red; especialmente importante para los equipos que deben mantener su funcionamiento durante perturbaciones breves del suministro

IEC 61000-4-13 — Inmunidad a armónicos e interarmónicos

• Finalidad: inmunidad a la distorsión armónica presente en la alimentación de CA

Normas genéricas (Parte 6)

La serie de la Parte 6 proporciona especificaciones generales de inmunidad y de emisión cuando no existe una norma específica de producto.

• IEC 61000-6-1 — Inmunidad genérica, entornos residenciales, comerciales e industriales ligeros
• IEC 61000-6-2 — Inmunidad genérica, entornos industriales
• IEC 61000-6-3 — Emisión genérica, entornos residenciales, comerciales e industriales ligeros
• IEC 61000-6-4 — Emisión genérica, entornos industriales

Aplicabilidad

• Maquinaria industrial: -3-2, -3-3, -4-2, -4-4, -4-5, -4-6, -4-8, -4-11, -6-2, -6-4
• Electrónica de consumo: -3-2, -3-3, -4-2, -4-3, -4-4, -4-5, -4-6, -4-11, -6-1, -6-3
• Automoción (además de CISPR 25 / ISO 11452): -4-2, -4-4 (algunas referencias derivadas)
• Equipos médicos (además de IEC 60601-1-2): -4-2, -4-3, -4-4, -4-5, -4-6, -4-8, -4-11
• Iluminación: -3-2 (Clase C), -4-2, -4-3, -4-5
• Control de procesos industriales: -4-2, -4-3, -4-4, -4-5, -4-6

Para el acceso al mercado europeo, la conformidad con la norma genérica pertinente de la Parte 6 (o con una norma armonizada específica de producto que la sustituya) es la vía más habitual para demostrar la conformidad con la Directiva CEM.

Normas relacionadas

• MIL-STD-461 — Requisitos de CEM de defensa; abarca categorías de perturbación similares con límites, geometrías de ensayo y rangos de frecuencia diferentes
• CISPR 16 — Especificación de los aparatos de medición de perturbaciones radioeléctricas e inmunidad
• CISPR 22 / CISPR 32 — Límites de emisión de los equipos de tecnología de la información (sustituidos con el tiempo)
• CISPR 11 — Límites de emisión de los equipos industriales, científicos y médicos (ISM)
• EN 55032 — Equivalente europeo de CISPR 32
• IEC 61000-6-x — Normas genéricas (a menudo la vía de conformidad más sencilla para los equipos industriales sin una referencia específica de producto)
• ISO 7637 / CISPR 25 — CEM de vehículos de carretera (marco independiente, pero conceptualmente paralelo)

Implicaciones de ingeniería

La conformidad con IEC 61000 rara vez se debe a un único fallo de ensayo: pone de manifiesto decisiones de diseño tomadas en fases anteriores del proyecto. Modos de fallo habituales atribuibles a decisiones de la fase de diseño:

• Supervivencia a la ESD: geometría de los conectores, caminos de retorno de masa, selección de dispositivos de protección contra ESD en las líneas de señal expuestas
• Inmunidad radiada: estrategia de apantallamiento de cables, gestión de las aberturas de la envolvente, arquitectura de puesta a tierra interna
• Inmunidad a las sobretensiones: filtrado de la línea de alimentación, selección de diodos supresores de tensión transitoria, estrategia de aislamiento
• Emisiones armónicas: diseño de la etapa de corrección del factor de potencia, selección de la topología de conmutación
• Inmunidad conducida: selección de la bobina de choque en modo común, ubicación del filtro en las entradas de alimentación y de señal

Un plan de ensayo de preconformidad suele priorizar la ESD (4-2), la inmunidad radiada (4-3) y la sobretensión (4-5) en una fase temprana del ciclo de desarrollo, porque los cambios de diseño para subsanar los fallos en estos métodos a menudo exigen rediseñar la PCB en lugar de retrabajarla. Los fallos de hueco de tensión (4-11) y de emisión armónica (3-2) suelen ser correcciones de firmware o a nivel de componente y pueden abordarse más adelante.