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IEC 61010 : securite des equipements de mesure

Guide - IEC 61010

IEC 61010-1 est la norme horizontale de securite electrique applicable aux equipements de mesure, de regulation, de controle de processus et d'usage en laboratoire. Publiee par la Commission electrotechnique internationale et maintenue par le comite technique TC 66, elle remplace en 1990 la norme historique IEC 348 et fournit aujourd'hui, dans son edition 3.1 (edition 3 de 2010 amendee en 2016 et 2018), le cadre de reference pour les multimetres, oscilloscopes, alimentations de laboratoire, equipements de test automatique, equipements de fabrication de semi-conducteurs, controleurs industriels et instruments de diagnostic in vitro. La 61010-1 est la soeur horizontale de IEC 62368-1 (materiels audio video, TI et communication) et de IEC 60601-1 (materiels electromedicaux). Cette page expose la trajectoire historique de la norme, la structure 61010-1 plus 61010-2-xxx (particulars), les categories de mesure CAT-I a CAT-IV, les degres de pollution PD1 a PD4, les classes d'isolation, la sequence d'essai typique, l'articulation EN 61010-1 sous la directive Basse Tension et UL 61010-1 sous le regime NRTL aux Etats-Unis, ainsi que les ecueils releves dans la pratique.

La norme a connu une trajectoire en plusieurs editions. Le tableau ci-dessous synthetise les jalons documentes par l'IEC.

EtapeAnneeContenu
IEC 348jusqu'a 1990Norme historique de securite des appareils electroniques de mesure, remplacee par IEC 61010-1
Edition 11990Premiere publication de IEC 61010-1, cadre horizontal moderne pour les equipements de mesure, controle et laboratoire
Edition 22001Consolidation, structuration des particulars 61010-2-xxx, alignement avec les principes generaux d'electrotechnique
Edition 32010Restructuration majeure, alignement avec les principes d'ingenierie de securite fondee sur les dangers, en parallele du chantier 62368-1
Amendement 12016Premier amendement de l'edition 3, clarifications, retours de l'industrie
Amendement 22018Second amendement, alignements UL et CSA
Edition consolidee 3.12018Version consolidee Edition 3 plus AMD1 plus AMD2, courante au catalogue IEC

Le passage de IEC 348 a IEC 61010-1 en 1990 a marque la transition d'une norme verticale specifique aux appareils electroniques de mesure vers une norme horizontale couvrant l'ensemble du perimetre mesure, controle et laboratoire. Les rapports d'essai etablis sur la base de IEC 348 n'ont aucune valeur de presomption de conformite pour une mise sur le marche neuve. Un rapport edition 1 (1990) ou edition 2 (2001) presente aujourd'hui le meme risque : il fait reference a un texte qui n'est plus la version courante du catalogue IEC et qui n'est pas la version harmonisee active sous la directive Basse Tension.

L'edition 3 de 2010 introduit un alignement notable avec les principes generaux d'ingenierie de securite fondee sur les dangers, principes qui structurent egalement la 62368-1 publiee la meme annee. Les deux normes restent distinctes par leur perimetre d'application, mais partagent la logique d'identification des sources d'energie et de proportionnalite des moyens de protection. La consolidation 3.1 publiee apres l'amendement 2 de 2018 fournit la version de reference utilisee aujourd'hui dans les campagnes d'essai.

La 61010 est organisee selon une architecture horizontale plus particulieres. La partie 1 (61010-1) contient les exigences generales applicables a tous les equipements du perimetre. Les parties 2-xxx (61010-2-xxx) ajoutent, modifient ou suppriment des exigences specifiques a une categorie de produit. L'application correcte impose de lire la 61010-1 et la (ou les) 2-xxx applicables, puis de combiner les exigences selon les regles d'articulation publiees dans chaque sous-norme.

Le tableau ci-dessous liste une selection de particulars de la famille (liste non exhaustive, le catalogue IEC publie la liste a jour).

ReferencePerimetre
IEC 61010-1Exigences generales horizontales (toutes categories)
IEC 61010-031Sondes et accessoires hand-held pour appareils de mesure
IEC 61010-2-010Equipements de chauffage de matieres en laboratoire
IEC 61010-2-020Centrifugeuses de laboratoire
IEC 61010-2-030Equipements d'essai de circuits de mesure (essais de produits manufactures)
IEC 61010-2-032Capteurs de courant portatifs et hand-held pour mesure et essai electriques
IEC 61010-2-033Multimetres portatifs et autres instruments analogues pour usage domestique et professionnel
IEC 61010-2-040Sterilisateurs et laveurs-desinfecteurs pour produits utilises en laboratoire medical
IEC 61010-2-051Equipements de melange et d'agitation de laboratoire
IEC 61010-2-081Equipements automatiques et semi-automatiques de laboratoire pour analyse
IEC 61010-2-091Systemes de cabines a rayons X de laboratoire
IEC 61010-2-101Equipements medicaux de diagnostic in vitro (IVD)
IEC 61010-2-201Equipements de commande et controle de processus industriel (automates programmables et controleurs)

Plusieurs particulars meritent un commentaire specifique.

  • IEC 61010-2-201 est l'une des particulars les plus volumineuses de la famille. Elle s'applique aux automates programmables industriels (PLC) et aux controleurs de processus utilises dans les chaines de production automatisees. Elle remplace dans une large mesure les anciennes references propres a l'automatisme industriel et constitue la voie standard pour la certification CE et NRTL des PLC.
  • IEC 61010-2-040 et 61010-2-101 couvrent les equipements de laboratoire utilises dans le contexte medical mais ne sont pas a confondre avec IEC 60601-1. Le critere de bascule est le contact patient direct : si l'equipement comporte une partie appliquee en contact patient, il releve de 60601-1. Si l'equipement traite des echantillons ou consommables sans contact patient direct (sterilisation, processus IVD sur echantillon), il reste dans le perimetre 61010.
  • IEC 61010-031 et 61010-2-032 couvrent les accessoires hand-held. Une sonde de multimetre, un pinces amperemetriques, un capteur de courant portatif sont des produits a part entiere qui requierent leur propre dossier de conformite, distinct de l'instrument auquel ils se raccordent.

Les categories de mesure (Measurement Categories) constituent l'un des apports specifiques de la 61010 et n'ont pas d'equivalent direct dans 62368-1 ou 60601-1. Elles classent l'environnement electrique de l'application d'un appareil de mesure ou de test selon l'energie disponible et la presence de surtensions transitoires.

CategorieEnvironnementExemples typiques
CAT-ICircuits non directement connectes au reseau, signaux faible energieElectronique de laboratoire derriere transformateur d'isolement, mesures sur batteries en electronique de R&D, signaux de telecommunication
CAT-IICircuits de branche d'appareils connectes au reseauPrises d'appartement, charges monophasees standard, mesures sur appareils electromenagers, audit de prise utilisateur
CAT-IIICircuits de distribution interieureTableaux divisionnaires, armoires industrielles, moteurs industriels, eclairage permanent installe, distribution triphasee dans le batiment
CAT-IVOrigine de l'installation cote utiliteEntree de service du batiment, compteurs, lignes aeriennes, premier disjoncteur en aval du poste de transformation

Les categories sont assorties de tensions assignees (rated voltage) sous lesquelles l'appareil est qualifie a operer en presence des surtensions transitoires propres a la categorie. Les valeurs numeriques exactes sont tabulees dans le texte normatif et doivent etre lues directement dans la publication IEC, leur ajustement entre amendements etant possible. Un multimetre typique est marque par exemple CAT-III 600 V ou CAT-IV 300 V, indiquant a la fois la categorie maximale d'usage et la tension assignee dans cette categorie.

Le choix de la categorie est une decision d'ingenierie qui structure toute la conception de l'instrument : circuits d'entree, fusibles, protections contre les transitoires, distances dans l'air et lignes de fuite, robustesse mecanique des sondes. Un appareil concu pour CAT-II ne peut pas etre simplement re-marque CAT-III sans refonte des circuits d'entree, et un usage CAT-III d'un appareil CAT-II constitue un risque direct pour l'operateur.

Le degre de pollution (Pollution Degree) caracterise l'environnement de l'equipement en termes de contamination et de condensation. Le degre de pollution combine a la tension de service determine les distances minimales dans l'air (clearance) et les lignes de fuite (creepage) requises entre les conducteurs sur les circuits imprimes, dans les composants d'isolation et au niveau des entrees-sorties.

DegreEnvironnementApplication typique
PD1Pas de pollution conductrice, pas de condensationLaboratoire climatise, salle blanche, environnement scelle
PD2Pollution non conductrice, condensation occasionnelleBureau, atelier leger, environnement industriel propre, environnement controle
PD3Pollution conductrice, condensation prevueEnvironnement industriel general, atelier de production, zone de fabrication
PD4Pollution conductrice permanente, presence d'eau ou de vapeurEnvironnement humide, exterieur non abrite, zone humide industrielle

La classification est documentee dans le dossier technique et marquee sur le produit le cas echeant. Une non-conformite frequente provient d'une classification PD2 par defaut sur un equipement industriel deploye dans un atelier ou la pollution conductrice est en pratique permanente (poussiere de carbon, copeaux metalliques, brouillard d'huile). Le concepteur doit interroger le contexte d'usage reel et non l'environnement de laboratoire ou le produit est valide. Une revue de la documentation utilisateur (limites d'environnement declarees) est un controle simple a operer.

La 61010 reprend les classes d'isolation classiques de l'electrotechnique pour caracteriser le moyen principal de protection contre le choc electrique.

ClassePrincipeMarquage
Classe IIsolation principale plus liaison a la terre de protection des parties metalliques accessiblesSymbole de terre de protection sur le boitier et le cordon
Classe IIDouble isolation ou isolation renforcee, sans terre de protectionSymbole du carre dans un carre (double isolation)
Classe IIIAlimentation par tres basse tension de securite (SELV), pas de tension dangereuse interneSymbole losange portant la valeur de tension

Le choix de la classe gouverne l'architecture electrique et mecanique. Un equipement de laboratoire alimente directement sur le secteur est typiquement classe I si son boitier comporte des parties metalliques accessibles, ou classe II si son boitier est entierement isolant et qu'il integre une double isolation interne. Un capteur de mesure alimente par un cordon basse tension issu d'un module externe peut etre classe III, a condition que la tension reste dans le perimetre SELV defini par la norme.

Comme pour la 62368-1, les exigences sur les distances dans l'air, les lignes de fuite et la rigidite dielectrique sont tabulees en fonction de la tension de service, de la categorie de surtension, du degre de pollution et de la classe d'energie cote source. Les valeurs exactes se lisent dans le texte normatif.

Le perimetre 61010 se positionne par exclusion implicite par rapport aux autres normes horizontales de securite electrique. Le tableau ci-dessous cadre les frontieres.

NormePerimetreFrontiere typique
IEC 61010-1Equipements de mesure, de controle et de laboratoireMultimetres, oscilloscopes, alimentations de laboratoire, automates programmables, equipements de diagnostic in vitro sans contact patient
IEC 62368-1Equipements audio video, TI et communicationsOrdinateurs, serveurs, equipements reseau, televiseurs (voir le guide IEC 62368-1)
IEC 60601-1Equipements electromedicaux a contact patientEquipements comportant une partie appliquee en contact direct avec le patient (voir le guide IEC 60601-1)
IEC 60335Appareils electrodomestiques et analoguesCafetieres, fours, aspirateurs, outillage portatif domestique

La frontiere se determine par le perimetre d'usage declare dans la documentation produit, pas par la technologie interne. Trois cas frequents illustrent la regle.

  • Un oscilloscope integrant une electronique TI moderne (processeur, ecran tactile, OS embarque) reste un equipement de mesure : il releve de 61010-1, pas de 62368-1.
  • Un automate programmable industriel (PLC) releve de 61010-2-201 et donc de la famille 61010, meme si son electronique est strictement informatique.
  • Un analyseur IVD qui traite un echantillon sanguin sur consommable jetable, sans contact patient direct, releve de 61010-2-101 et de la directive IVDR cote reglementaire, mais reste hors du perimetre 60601-1 qui exigerait une partie appliquee en contact patient.

Sur des produits limites (par exemple un equipement de laboratoire integrant une interface utilisateur dotee d'un ecran professionnel) il est frequent de devoir documenter le raisonnement de bascule dans le dossier technique et d'en discuter avec l'organisme certificateur en amont de la campagne d'essai.

Identification des dangers et methodes de protection

Section intitulée « Identification des dangers et methodes de protection »

La 61010 organise l'analyse de securite autour d'un inventaire des dangers presents dans l'equipement. Le perimetre couvert par la norme inclut six grandes familles de dangers.

  • Danger de choc electrique : tensions et courants accessibles, energies stockees dans les condensateurs reservoir, defaillances d'isolation.
  • Danger thermique : surfaces chaudes accessibles, fluides chauds, surchauffe en fonctionnement anormal, blocage de ventilation.
  • Danger mecanique : parties mobiles, ressorts, masses en rotation (centrifugeuses, ventilateurs), bords coupants, projections.
  • Danger d'incendie : echauffement de composants, propagation, materiaux du boitier, ventilation forcee, court-circuit interne.
  • Danger lie aux liquides et aux fluides : etancheite, fuites, reactions chimiques, retention dans le chassis.
  • Danger lie aux rayonnements : laser, ultraviolet, micro-ondes, rayons X (sous-traite par 61010-2-091 pour les cabines X), sources radioactives.

Pour chaque danger, la sequence est inventaire, evaluation, protection. La protection s'appuie sur la combinaison de moyens primaires (isolation, separation, confinement) et de moyens secondaires (dispositif de protection, signalisation, instructions utilisateur). La hierarchie est celle classique : eliminer le danger par la conception, sinon le contenir par un moyen de protection, sinon avertir par marquage et documentation.

Cette structure est proche de la logique HBSE de la 62368-1 sans toutefois en reprendre la terminologie exacte (classes ES, PS, TS, MS). La 61010 conserve un vocabulaire plus traditionnel ancre dans les pratiques de l'electrotechnique de laboratoire et industrielle.

Une campagne d'essai 61010 se deroule en laboratoire accredite ISO/IEC 17025 sur la portee electrique de securite et combine des essais documentaires et des essais physiques sur prototype.

  • revue documentaire amont : identification des dangers, plan de protection, schemas electriques, eclate mecanique, fiches techniques des composants critiques (transformateurs, optocoupleurs, fusibles, varistances), liste des materiaux du boitier avec leur classification UL 94, declaration des categories de mesure et des degres de pollution applicables,
  • essais de rigidite dielectrique : application des tensions d'essai en alternatif ou continu sur chaque interface d'isolation declaree, dimensionnees sur la tension de service plus la marge transitoire de la categorie,
  • essais de continuite de terre (Classe I) : verification de l'impedance de la liaison entre les parties metalliques accessibles et la borne de terre du cordon, sous courant d'essai eleve,
  • essais de resistance d'isolement : mesure en regime permanent sous tension continue, comparaison avec les seuils tabules,
  • essais de courant de fuite : courants de fuite a la terre et aux parties accessibles, en conditions normales et de premier defaut,
  • essais en fonctionnement anormal : court-circuit de composants, blocage des organes en mouvement (essentiel pour les particulars centrifugeuse et agitation), surchauffe simulee, defaillance de regulation,
  • essais thermiques : temperatures de surface en regime permanent, evaluation sous premier defaut thermique,
  • essais mecaniques : robustesse du boitier, stabilite, resistance des suspensions, essais specifiques aux particulars (par exemple test d'arret d'urgence sur centrifugeuse, integrite du capot apres balourd sur 61010-2-020),
  • essais d'accessibilite : application du doigt d'epreuve normalise sur les parties accessibles, verification que les zones potentiellement dangereuses sont inaccessibles a une partie etrangere ou a un doigt sans outil,
  • revue documentaire aval : redaction du rapport d'essai conforme au format CB de l'IECEE pour les certifications multinationales.

Pour la sequence d'essai dans le contexte CE, voir la page tests CE. Pour la liste des normes harmonisees sous LVD, voir la page standards CE.

En Union europeenne, la securite electrique des equipements de mesure, de controle et de laboratoire est encadree par la directive 2014/35/UE Basse Tension. EN 61010-1 est la transposition europeenne de IEC 61010-1, publiee par le CENELEC. Elle est listee comme norme harmonisee sous LVD par voie de communication au Journal officiel de l'Union europeenne. Les particulars EN 61010-2-xxx applicables (par exemple EN 61010-2-201 pour les controleurs industriels) sont egalement listees pour leurs perimetres respectifs.

L'application d'EN 61010-1 (et le cas echeant de la 2-xxx applicable) dans la version harmonisee donne presomption de conformite aux objectifs essentiels de securite electrique de la directive LVD pour les categories d'equipements couvertes. Le fabricant qui s'appuie sur cette presomption :

  • declare la conformite a EN 61010-1 (et particulars 2-xxx) dans la Declaration UE de conformite,
  • joint le rapport d'essai et les pieces justificatives au dossier technique mis a disposition des autorites de surveillance,
  • inscrit les references normatives dans le marquage et la documentation utilisateur conformement aux exigences de la directive.

La reference exacte de l'edition harmonisee, des amendements integres, et de la date de cessation eventuelle se consulte sur la page officielle de la Commission europeenne dediee a la LVD. La liste evolue avec les communications successives, et il convient de verifier l'edition pinnee avant d'engager une campagne d'essai dont le rapport doit conserver sa valeur sur la duree du cycle commercial vise.

UL 61010-1 aux Etats-Unis et CSA C22.2 No. 61010-1 au Canada

Section intitulée « UL 61010-1 aux Etats-Unis et CSA C22.2 No. 61010-1 au Canada »

Aux Etats-Unis, la securite electrique des equipements de mesure, de controle et de laboratoire est administree par les NRTL reconnus par l'OSHA. UL 61010-1, publiee par UL Standards & Engagement, est la transposition americaine de IEC 61010-1 avec des deviations nationales (terre de protection, cordons et fiches selon le code electrique national NEC, fusibles, marquage). Au Canada, la transposition est CSA C22.2 No. 61010-1, publiee par le Groupe CSA.

La certification est materialisee par une marque NRTL apposee sur le produit, aboutissement d'un dossier comprenant le rapport d'essai conforme UL 61010-1, l'audit des sites de fabrication (Initial Production Inspection) et un suivi periodique. Les particulars UL 61010-2-xxx et CSA C22.2 No. 61010-2-xxx existent en parallele des particulars IEC 61010-2-xxx, avec des deviations nationales documentees.

Comme pour la 62368-1, un meme rapport d'essai au format CB de l'IECEE peut couvrir les portees IEC, EN, UL et CSA moyennant l'application des deviations nationales. La FCC n'intervient pas sur la securite electrique : son perimetre se limite a la compatibilite electromagnetique (Part 15 et Part 18) et a l'usage du spectre radio. La securite electrique aux Etats-Unis releve exclusivement de la voie NRTL.

Plusieurs ecueils reviennent dans les retours d'organismes certificateurs et d'industriels.

  • Conservation d'un rapport IEC 348 ou d'un rapport 61010-1 edition 1 ou 2. Ces editions ne sont plus la version courante au catalogue IEC et ne sont plus la version harmonisee active sous LVD. Un dossier technique qui s'appuie sur ces references ne beneficie plus de la presomption de conformite et constitue un risque direct lors d'un controle de surveillance du marche.
  • Omission de la particular 2-xxx applicable. Traiter un automate programmable industriel par la seule 61010-1 sans appliquer 61010-2-201, traiter une centrifugeuse de laboratoire sans appliquer 61010-2-020, traiter un equipement IVD sans appliquer 61010-2-101 : ces omissions laissent inexamines les risques specifiques au produit (effort de rupture sur centrifugeuse, surete fonctionnelle sur PLC, gestion des fluides sur IVD).
  • Sous-evaluation de la categorie de mesure. Un multimetre marque CAT-III 600 V utilise sur un tableau divisionnaire de batiment industriel ou des transitoires CAT-IV peuvent apparaitre est sous-evalue. Cette erreur est dangereuse : la categorie protege l'operateur contre les surtensions transitoires propres a l'environnement. Une categorie insuffisante expose a un arc electrique et a des blessures graves.
  • Classification PD2 par defaut. Un equipement industriel deploye dans un atelier de production reel est typiquement en PD3 (poussiere conductrice, copeaux, brouillard d'huile). Classifier PD2 par confort ou par habitude reduit artificiellement les distances dans l'air et lignes de fuite exigees, ce qui se traduit par des amorcages premature en service.
  • Hypothese erronee sur les parties accessibles. La norme definit l'accessibilite par le doigt d'epreuve normalise et par les conditions de demontage requises. Un capot externe en plastique, meme non amovible a la main, n'est pas necessairement hors perimetre : il faut verifier qu'il resiste aux essais mecaniques et que les parties internes restent inaccessibles selon la procedure du doigt d'epreuve.
  • Confusion entre securite electrique et CEM. EN 61010-1 et la directive LVD couvrent la securite electrique. La compatibilite electromagnetique releve de la directive 2014/30/UE et de la norme EN 61326 (perturbations et immunite des equipements electriques de mesure, de controle et de laboratoire) pour le perimetre 61010. Un produit certifie LVD ne sera pas marquable CE sans demonstration CEM separee.
  • Sous-traitance laboratoire sans verification de portee NRTL. Un laboratoire accredite ISO/IEC 17025 sur 61010-1 n'est pas necessairement habilite a delivrer une marque NRTL aux Etats-Unis. La marque commerciale requiert un organisme certificateur NRTL specifique. La verification doit etre faite sur la portee de la reconnaissance OSHA avant la commande d'essai.

Cette page expose le cadre general de IEC 61010-1 et de la famille 61010-2-xxx. Les terminologies specifiques (categorie de mesure, degre de pollution, classe d'isolation, doigt d'epreuve) sont definies dans le glossaire. Pour la mise en perspective avec le marquage CE et la sequence reglementaire complete, voir les normes harmonisees CE et la page tests CE. Pour la comparaison avec les deux autres normes horizontales de securite electrique, voir le guide IEC 62368-1 (audio video, TI, communications) et le guide IEC 60601-1 (electromedical).

Sources & références

  1. IEC 61010-1 ed. 3.1, Safety requirements for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use, Part 1 General requirements , IEC webstore.iec.ch/publication/4231
  2. IEC 61010-2-201, Safety requirements for electrical equipment for measurement, control and laboratory use, Part 2-201 Particular requirements for control equipment , IEC webstore.iec.ch/publication/64643
  3. IEC 61010-031, Safety requirements for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use, Part 031 Safety requirements for hand-held probe assemblies , IEC webstore.iec.ch/publication/4274
  4. UL 61010-1, Safety Requirements for Electrical Equipment for Measurement, Control, and Laboratory Use, Part 1 General Requirements , UL Standards www.shopulstandards.com/
  5. Directive 2014/35/UE Basse Tension (LVD) , EUR-Lex eur-lex.europa.eu/eli/dir/2014/35/oj
  6. Normes harmonisees sous la directive Basse Tension , Commission europeenne single-market-economy.ec.europa.eu/single-market/european-standards/harmonised-standards/low-voltage_en
  7. IEC TC 66, Safety of measuring, control and laboratory equipment , IEC www.iec.ch/dyn/www/f?p=103:7:::::FSP_ORG_ID:1300