- Zabezpieczenie termiczne
- Elektrotechnika przemysłowa
- Obwody prądu stałego – miniaturowe wyłączniki automatyczne do instalacji prądu stałego i systemów fotowoltaicznych
Stopnie ochrony IP – Przewodnik po normach IEC 60529 / EN 60529 dotyczących stopni ochrony przed wnikaniem
- Badania i certyfikacja stopni ochrony IP mogą stanowić kluczowy element projektowania obudów mechanicznych.
- Klasy ochrony IP mają ogromne znaczenie, ponieważ określają one warunki środowiskowe, w których obudowy i osłony urządzeń elektrycznych i elektronicznych mogą być bezpiecznie użytkowane.
- Po przeczytaniu tego przewodnika, gdy następnym razem natkniesz się na oznaczenie stopnia ochrony IP, od razu zorientujesz się, jakie są ograniczenia danego produktu.
- Jak zwykle, po wyjaśnieniu klasyfikacji IP są niezwykle łatwe do zrozumienia, ale przestrzeganie tych ostrzeżeń to już zupełnie inna sprawa.
Każdy inżynier konstruktor zajmujący się projektowaniem obudów MUSI doskonale znać stopnie ochrony IP. Skrót IP oznacza “Ingress Protection” (ochrona przed wnikaniem) i stanowi standardowe oznaczenie stopnia ochrony obudów urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Pomaga ono klasyfikować je według stopnia ochrony przed ciałami stałymi i cieczami. Standardowe stopnie ochrony IP zostały pierwotnie opracowane przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC), a odpowiadający im kod to IEC 60529, natomiast równoważną normą europejską jest EN 60529. Mówiąc najprościej, stopień ochrony IP wskazuje poziom pyłoszczelności i wodoszczelności osiągnięty dzięki konstrukcji obudowy, dzięki czemu użytkownicy produktu znają ograniczenia urządzenia/elementu – oraz jego przewidziany zakres i warunki eksploatacji.
Rozszyfrowanie klasyfikacji IP
Klasa ochrony IP składa się z dwóch cyfr, przy czym pierwsza z nich określa stopień ochrony przed wnikaniem cząstek stałych, a druga – przed wnikaniem cieczy. Zakres wartości tych cyfr wynosi odpowiednio od zera do sześciu oraz od zera do dziewięciu, co odpowiada dziewięciu różnym poziomom ochrony – od braku ochrony do najwyższego stopnia – więc im wyższa liczba, tym lepsza ochrona.
Pierwsza cyfra: Ciała stałe
0 | nie zapewnia żadnej ochrony przed zetknięciem się z innymi przedmiotami – nie jest wymagany żaden test |  |
1 | Zabezpieczony przed przedmiotami większymi niż 50 mm (np. dłoń) |  |
2 | Zabezpieczone przed przedmiotami większymi niż 12,5 mm (np. palcami) |  |
3 | Dotyczy to przedmiotów większych niż 2,5 mm, np. narzędzi i przewodów |  |
4 | Jeśli szukasz obudowy, która zapobiegnie przedostawaniu się do środka przewodów, śrub, śrubokrętów i większości owadów, to najbezpieczniejszym wyborem będzie pierwsza cyfra w oznaczeniu IP równa 4 |  |
5 | Oznacza odpowiednią ochronę przed cząstkami pyłu w warunkach normalnego ciśnienia atmosferycznego oraz całkowitą ochronę przed pyłem nawet w warunkach podciśnienia |  |
6 | Zazwyczaj wybierane w przypadku produktów, których nie przewiduje się otwierania w celu serwisowania/konserwacji ani czyszczenia |  |
Druga cyfra: Płyny
Znacznie trudniej jest zapobiec przedostawaniu się cieczy do obudowy, dlatego istnieje jedenaście kategorii klasyfikacji, zaczynających się od zera (brak ochrony) i kończących się na “9k” (maksymalna ochrona). Cyfry te zajmują drugie miejsce w oznaczeniu stopnia ochrony IP i są zdefiniowane w następujący sposób:
0 | Brak ochrony – badanie nie jest wymagane |  |
1 | Ochrona przed kroplami wody dzięki obudowie ustawionej w jednym kierunku |  |
2 | Ochrona przed kroplami wody przy obudowie ustawionej w 4 różnych pozycjach |  |
3 | Ochrona przed rozpryskami wody |  |
4 | Ochrona przed rozpryskami wody |  |
5 | Ochrona przed strumieniami wody |  |
6 / 6K | Ochrona przed wyjątkowo silnymi strumieniami wody |  |
7 | Ochrona przed wodą podczas zanurzenia na głębokość jednego metra |  |
8 | Odporność na wodę do głębokości 3 metrów |  |
9K | Odporny na działanie strumieni wody pod wysokim ciśnieniem i o wysokiej temperaturze z bliskiej odległości. |
Połączenie obu cyfr w celu utworzenia pełnego wskaźnika stopnia ochrony IP
Na przykład, gdy urządzenie posiada stopień ochrony IP 54, oznacza to, że obudowa jest odpowiednio zabezpieczona przed pyłem i rozpryskami wody. Innym przykładem może być stopień ochrony IP 68, co oznacza, że obudowa zapewnia najwyższy poziom ochrony przed pyłem i może być bezpiecznie zanurzona w wodzie na głębokość do trzech metrów bez ryzyka przedostania się cieczy, które mogłoby spowodować zwarcie.
Należy pamiętać, że te dwie cyfry są niezależne, ale mimo to powiązane logicznie, ponieważ nie mogą występować klasyfikacje takie jak “IP 47” – co oznaczałoby, że obudowa nadaje się do zanurzenia w cieczy na głębokość jednego metra, ale nie zapewnia ochrony przed cząstkami stałymi mniejszymi niż 2,5 mm. Oznaczałoby to, że dana klasa IP jest nieprawdziwym oświadczeniem.
Badania i certyfikacja stopni ochrony IP
Aby produkty mogły zostać oficjalnie wprowadzone na rynek z oznaczeniem stopnia ochrony IP, muszą zostać poddane badaniom przez certyfikowane laboratoria, które przeprowadzają te badania zgodnie z normą IEC 60529. Badanie szczelności obudowy przed ciałami stałymi polega na użyciu kulek o określonych średnicach (50, 12,5 i 2,5 mm) oraz sprawdzeniu, czy kulki te mogą dotrzeć do newralgicznych części urządzenia elektrycznego/elektronicznego. W przypadku testów na pył, jeśli urządzenie uzyska klasyfikację “5”, badacze poddają obudowę działaniu podciśnienia przez osiem godzin, aby ustalić, czy jest ona całkowicie pyłoszczelna, czy też nie.
Badania szczelności przeprowadza się przy określonych objętościach wody, natężeniach strumienia, ciśnieniu wody oraz czasie trwania badania. Na przykład w przypadku klasy “3” natryskiwanie wody trwa 10 minut, podczas których woda pod ciśnieniem 50–150 kPa wypływa z dyszy natryskowej z prędkością 0,07 litra na minutę na każdy otwór dyszy. Badanie zanurzeniowe klasy “7” wymaga, aby próbka była zanurzona na głębokość jednego metra przez 30 minut. Wreszcie, test końcowy o klasie “9K” musi być przeprowadzony poprzez skierowanie strumienia wody o temperaturze 80 stopni Celsjusza na wszystkie kąty obudowy przy ciśnieniu w zakresie 80–100 barów, z maksymalnej odległości 15 cm.
Czym jest stopień ochrony IP69K?
Klasa ochrony IP69K zapewnia ochronę przed wnikaniem pyłu oraz przed wodą o wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem – dzięki czemu produkty posiadające ten certyfikat idealnie nadają się do stosowania w warunkach, w których sprzęt musi być poddawany starannej dezynfekcji.
W branżach takich jak przetwórstwo spożywcze, gdzie higiena i czystość mają kluczowe znaczenie, urządzenia muszą wytrzymywać rygorystyczne procedury mycia pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze.
W wielu branżach, w których pył i zanieczyszczenia mogą stanowić problem, ważne jest, aby zapobiec przedostawaniu się pyłu do obudowy produktu i spowodowaniu jego awarii.
Klasa ochrony IP69K to najwyższy dostępny poziom ochrony.
Jakie są zalety normy IP69K?
W środowiskach wymagających intensywnego mycia strumieniem wody, takich jak przemysł spożywczy, połączenie wody, środków chemicznych, wysokiego ciśnienia i wysokich temperatur może okazać się zgubne dla obwodów elektronicznych i oprzyrządowania. Klasa ochrony IP69K daje pełną pewność, że urządzenie, które przeszło te testy, jest zarówno trwałe, jak i odporne oraz spełnia wymagania najwyższej klasy ochrony w tej skali.
W jaki sposób produkt uzyskuje klasę ochrony IP69K?
Produkty posiadające klasę ochrony IP69K przechodzą serię rygorystycznych testów, mających na celu zapewnienie, że zapewniają one ochronę przed wnikaniem wody pod wysokim ciśnieniem i o wysokiej temperaturze oraz przed pyłem.
Jak przeprowadza się badanie na przenikanie wody?
Same testy na przenikanie wody przeprowadza się poprzez umieszczenie produktu na stole obrotowym o prędkości obrotowej wynoszącej 5 ±1 obrotów na minutę. Następnie produkt jest spryskiwany z bliskiej odległości z wydajnością około 4 galonów/16 litrów na minutę przy ciśnieniu wody wynoszącym od 1160 do 1450 psi oraz temperaturze 176°F/80°C.
Dysza, z której rozpylana jest woda, jest utrzymywana w odległości od 4 do 6 cali od produktu, pod różnymi kątami. Po przeprowadzeniu tej rygorystycznej procedury testowej uznaje się, że produkt pomyślnie uzyskał certyfikat, jeśli całkowicie zapobiega przedostawaniu się wody.
Warunki testowe IP69K dotyczące mycia pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze
- Ciśnienie: 80–120 barów
- Odległość: 10–15 cm
- Temperatura: 80 °C ± 5 °C (176 °F ± 41 °F)
- Przepływ: 14–16 l/min
- Czas trwania: 30 sekund na każdą pozycję
Czym jest wskaźnik odporności na uderzenia IK?
Stopnie ochrony zapewniane przez obudowy urządzeń elektrycznych przed zewnętrznymi uderzeniami mechanicznymi zgodnie z normami IEC 62262:2002 i IEC 60068-2-75:1997.
Ta klasyfikacja może mieć decydujące znaczenie przy wyborze produktu. Nie odnosi się ona do trwałości mechanicznej, lecz do odporności produktu na czynniki środowiskowe. Dlatego jest to kluczowa cecha każdego produktu przeznaczonego na rynek dóbr konsumpcyjnych.
Odporność na uderzenia IK ocenia się w drodze specjalnego badania przeprowadzanego za pomocą maszyny do badania udarności typu “wahadło Charpy’ego”.
Urządzenie to mierzy opór produktu poddanego trzem powtarzającym się, identycznym uderzeniom.
Energia uderzenia (w dżulach) zależy od dwóch czynników:
- Odległość między młotkiem a badaną próbką
- Masa młotka
W zależności od poziomu odporności określonego podczas badania produktowi przypisuje się kod IK. Kod ten, obejmujący zakres od IK0 do IK10, określa poziom energii, jaki produkt jest w stanie pochłonąć.
Tabela zgodności
IK00 | Niechronione |
IK01 | Odporność na uderzenie o energii 0,14 dżula. Odpowiada to uderzeniu ciała o masie 0,25 kg upadającego z wysokości 56 mm nad powierzchnią uderzenia. |
IK02 | Odporność na uderzenie o energii 0,2 dżula. Odpowiada to uderzeniu przedmiotu o masie 0,25 kg upadającego z wysokości 80 mm nad powierzchnią uderzenia. |
IK03 | Odporność na uderzenie o energii 0,35 dżula. Odpowiada to uderzeniu przedmiotu o masie 0,25 kg upuszczonego z wysokości 140 mm nad powierzchnią uderzenia. |
IK04 | Odporność na uderzenie o energii 0,5 dżula. Odpowiada to uderzeniu przedmiotu o masie 0,25 kg upuszczonego z wysokości 200 mm nad powierzchnią uderzenia. |
IK05 | Odporność na uderzenie o energii 0,7 dżula. Odpowiada to uderzeniu przedmiotu o masie 0,25 kg upuszczonego z wysokości 280 mm nad powierzchnią uderzenia. |
IK06 | Odporność na uderzenie o energii 1 dżula. Odpowiada to uderzeniu przedmiotu o masie 0,25 kg upuszczonego z wysokości 400 mm nad powierzchnią uderzenia. |
IK07 | Odporność na uderzenie o energii 2 dżuli. Odpowiada to uderzeniu obiektu o masie 0,5 kg upadającego z wysokości 400 mm nad powierzchnią uderzenia. |
IK08 | Odporność na uderzenie o energii 5 dżuli. Odpowiada to uderzeniu przedmiotu o masie 1,7 kg upadającego z wysokości 300 mm nad powierzchnią uderzenia. |
IK09 | Odporność na uderzenie o energii 10 dżuli. Odpowiada to uderzeniu przedmiotu o masie 5 kg upuszczonego z wysokości 200 mm nad powierzchnią uderzenia. |
IK10 | Odporność na uderzenie o energii 20 dżuli. Odpowiada to uderzeniu obiektu o masie 5 kg upuszczonego z wysokości 400 mm nad powierzchnią uderzenia. |
Zintegrowane laboratorium badawcze firmy Langir przeprowadza badania odporności na uderzenia IK zgodnie z wymaganiami normy EN 62262.