Время выбирать надежную оболочку

№ 1 (14) 2004

__________________

Международный стандарт IEC 529 «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)» действует в странах СНГ как межгосударственный стандарт ГОСТ 14254-96

_________________

Время выбирать

надежную оболочку

О классификации степеней защиты корпусных изделий

от проникновения твердых предметов и пыли, а также от

воздействия воды и иных влияний.

Виктор КАТОК, Александр МАНЬКО

____________________________________________________

В конце статьи (во врезках) приведена реализация защиты

в оборудовании компаний Schroff, TVD, SME, РЗВА

На рынке связного оборудования к услугам потребителей предлагается большой выбор различных устройств, которые, отличаясь по функциональным характеристикам, тем не менее, имеют один общий отличительный признак – все они размещены в защитных оболочках – корпусах, шкафах, боксах, коробках и т.д. Причины такого размещения очевидны и кроются именно в защитных функциях оболочек — и приборы, и оборудование нуждаются в достаточно комфортных условиях и защите от воздействия не только окружающей среды, но и своего создателя – человека.

Любая из защитных конструкций может испытать на своей шкуре-оболочке воздействие человеческого фактора, причем это один из самых непредсказуемых и влиятельных (по своим последствиям) факторов!

Да и самого творца тоже нужно охранять от всего того, что «обитает» под оболочкой и питается преимущественно электроэнергией в чистом виде, да еще нередко при немалом ее напряжении!

Таким образом, на конструкторов защитных оболочек ложится задача обеспечить защиту по всем направлениям: от внешних влияний, от самого человека и самого человека от воздействия шкафной начинки при попытке непреднамеренного или умышленного доступа к ней. Все эти защитные функции нашли отражение в следующем определении оболочек: «...часть, обеспечивающая защиту оборудования от некоторых внешних воздействий и защиту по всем направлениям от прямых контактов...».

Пожалуй, одним из наиболее ярких представителей оболочек-защитниц является шкаф. Шкафы традиционно используются в электромонтажных проектах, в автоматизации и в телекоммуникационной отрасли. И для каждого применения нужен свой уровень защиты. Так что классификация шкафных конструкций по этому параметру просто необходима. Во-первых, производителю корпусных изделий, да и потребителю, который, выбирая и покупая шкафное оборудование, должен ясно понимать, какого кота в мешке и что за мешок ему предлагают.

Что такое «степень защиты»?

Уровень защиты шкафов регламентируется конкретным документом, а именно международным стандартом IEC 529 «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)». В странах СНГ этот документ действует как межгосударственный стандарт ГОСТ 14254-96.

Стандарт определяет не только соответствие шкафных изделий конкретным параметрам, но и регламентирует базовые положения:

1. Классифицирует степень защиты, обеспечиваемой оболочками от проникновения твердых предметов и влаги.

2. Содержит систему обозначений для указанных степеней защиты.

3. Определяет требования для каждого обозначения.

4. Устанавливает методы испытаний для проверки оболочек электрооборудования на соответствие заявленной степени защиты.

Наиболее важная часть для специалистов и потребителей, конечно, — определения и обозначения IP-кода (International Protection).

Код IP представляет собой систему индексации, применяемую для обозначения степеней защиты, обеспечиваемых оболочкой от доступа к опасным частям, попадания внешних твердых предметов, воды, а также для предоставления дополнительной информации, связанной с такой защитой. Наглядно структура IP-кода представлена на рис. 1.

Рис. 1. Состав кода IP

Элементы кода IP и их обозначения

Собственно степень защиты обозначается комбинацией цифр и, в некоторых случаях, дополнительных и вспомогательных букв.

Если какой либо параметр не нормируется, то в поле значения ставится буква Х или ХХ (если опущены две цифры). Дополнительная и вспомогательная буквы опускаются без замены, а при использовании более одной дополнительной буквы применяют алфавитный порядок.

За каждым из символов скрывается некий смысл, о котором будет рассказано ниже. А пока приведем некоторые возможные конфигурации IP-кода:

IPХХ – отсутствие цифр и отсутствие дополнений;

IPХ5 – опущена первая характеристическая цифра;

IP20С – использована одна дополнительная буква;

IPХХС – опущены обе характеристические цифры, использована одна дополнительная буква;

IP23S – использована одна вспомогательная буква;

IPХ5/IPХ7 – обозначение двух степеней защиты одной оболочки двойного использования: защита от действия струй и защита от временного (непродолжительного) погружения.

Что же обозначает каждый из этих символов?

Первая цифра кода IP

Первая характеристическая цифра (далее — просто «цифра») указывает, что оболочка обеспечивает:

• конкретную степень защиты людей от доступа к опасным частям оборудования, предотвращая или ограничивая проникновение какой-либо части человеческого тела и даже предмета в руках человека;

• степень защиты оборудования, находящегося внутри оболочки, от проникновения внешних твердых предметов.

Причина такого объединения двух функций в одной степени защиты заключается в том, что возможный контакт человека с оборудованием таит в себе опасность как для человека, так и для оборудования.

Оболочке может быть присвоена определенная степень защиты, обозначаемая первой цифрой, только в том случае, если она соответствует одновременно всем более низким степеням защиты.

В таблице 1 приведены краткое описание степеней защиты от доступа к опасным частям оборудования и от внешних твердых предметов, обозначаемых первой цифрой кода IP.

Таблица 1. Степени защиты от доступа к опасным частям и от внешних

твердых предметов, обозначаемые первой цифрой кода IP

Как видно из таблицы, краткие описания степеней защиты от доступа к опасным частям оборудования, обозначаемых цифрами 4, 5 и 6, полностью совпадают, и отличаются только в части защиты оборудования от внешних воздействий.

Пылезащищенные оболочки, соответствующие цифре 5, могут пропускать при определенных условиях ограниченное количество пыли. Пыленепроницаемые оболочки, соответствующие цифре 6, не должны вообще допускать проникновения пыли.

Степени защиты от проникновения воды

Вторая цифра кода IP обозначает степень защиты, обеспечиваемую оболочками, от проникновения воды. Краткое описание и определение защиты для каждой степени, представленной второй цифрой кода IP, приведены в таблице 2.

Таблица 2. Степени защиты от воды, обозначаемые с помощью второй

цифры кода IP

Предполагается, что обозначение второй цифрой до 6 включительно означает соответствие одновременно всем требованиям для меньших цифр. Принимается, что оболочки, обозначаемые только одной цифрой 7 либо 8 не должны удовлетворять требованиям цифр 5 или 6, за исключением случаев двойного кодирования. Так, например, если оболочка успешно выдерживает испытания на воздействие струи воды (вторая цифра 5) и временного погружения в воду (вторая цифра 7), степень защиты обозначается с помощью двойного кодирования — IPX5/IPX7.

Оболочки, степень защиты которых определяется цифрами 7 или 8, считаются оболочками «ограниченного использования» и пригодны соответственно для временного (непродолжительного) и длительного погружения.

Дополнительная буква кода IP

К сожалению, комбинации из двух цифр не всегда достаточно, чтобы определить возможные ситуации с защитой от доступа к опасным частям оборудования. И здесь на помощь приходит элемент кода, обозначаемый дополнительной буквой.

Дополнительная буква обозначает степень защиты людей от доступа к опасным частям.

Дополнительные буквы используются только в случаях:

• если защита от доступа к опасным частям выше защиты, указанной первой цифрой;

• если защита от доступа к опасным частям обеспечивается оболочкой, но первая цифра при этом заменена символом Х.

Например, более высокая степень защиты может быть обеспечена путем установки заграждений внутри оболочки, специальной формой отверстий либо за счет расстояний между частями оборудования внутри оболочки.

В качестве дополнительных используются первые буквы латинского алфавита. Так, буква А определяет защиту от доступа тыльной стороной руки. Буква В — защиту от доступа пальцем руки. А буквы C и D — защиту от доступа инструментом и проволокой соответственно.

В качестве примера использования дополнительной буквы можно привести ситуацию, когда защита соответствует уровню 1 по первой цифре, но не достигает уровня 2. Однако благодаря наличию внутреннего заграждения при проникновении сохраняется достаточное расстояние до опасных частей оборудования. В этом случае код степени защиты будет иметь следующую конфигурацию — IP1XB.

Вспомогательная буква кода IP

Не так часто, но иногда в описании степени защиты используется еще и вспомогательная буква. Как правило, это относится к специальному оборудованию. Так, например, вспомогательной буквой S и M помечается степень защиты для оборудования с движущимися частями (например, вращающимся ротором), т.е. определяется возможность проникновения воды в режиме движения или в состоянии неподвижности.

Методы испытания оболочек

Теперь, когда уже известны требования, определяемые степенями защиты, необходимо перейти к такому важному вопросу, как методы проверки оболочек на соответствие указанным требованиям.

Испытания на соответствие различным степеням защиты проводятся с использованием щупов, имитирующих твердые предметы и части человеческого тела. К таким щупам относятся:

• сферы диаметром 50 и 12,5 мм,

• шарнирный палец диаметром 12 мм и длиной 80 мм,

• цилиндрические щупы диаметром 2,5 мм и 1,0 мм и длиной 100 мм, имитирующие инструмент и проволоку.

Испытания степени защиты согласно цифре 1 от доступа к опасным частям и проникновения внешних твердых предметов совпадают по условиям проведения и требованиям — сфера диаметром 50 мм не должна проникать полностью через отверстие. При этом должен оставаться достаточный промежуток между ней и опасными частями.

Испытания согласно цифрам 3 и 4 также проводятся в одинаковых условиях. При этом критерием годности является отсутствие проникновения щупов внутрь оболочки.

В отличие от этого, испытания, проводимые согласно цифре 2 в части доступа и проникновения, отличаются тем, что шарнирный палец во время испытания на доступ может проникать на глубину 80 мм внутрь, однако при этом должен оставаться достаточный промежуток между ним и опасными частями. Сфера, диаметром 12,5 мм, при испытаниях на проникновение, не должна проникать полностью, и это означает, что наибольшее поперечное сечение сферы не проходит через отверстие оболочки.

При испытаниях, проводимых на соответствие цифрам 5 и 6 в части доступа, внутрь оболочки не должна проникать даже испытательная проволока.

Испытание на воздействие пыли для первых цифр 5 и 6 проводят с помощью специальной камеры пыли, при этом камера снабжена устройством, позволяющим поддерживать порошок талька во взвешенном состоянии в закрытой испытательной камере. Количество используемого порошка талька должно составлять 2 кг на 1 м3 объема испытательной камеры.

Защиту по результатам испытаний для первой цифры 5 считают удовлетворительной, если в результате проверки обнаруживают, что порошок талька не накапливается в таком количестве либо в таком месте, что нормальная работа оборудования или требования безопасности могли бы быть нарушены при попадании на эти места пыли любого другого вида.

Результаты испытаний для защиты при заявленной первой цифре «6» считаются удовлетворительными, если по завершении испытания внутри оболочки отложений пыли не наблюдается.

Испытание водой

Следующим проникающим фактором является вода, и, если в коде IP используется вторая цифра, ей также соответствуют конкретные испытания.

В зависимости от степени защиты в качестве испытательного оборудования используют емкость для получения капель (для цифр 1, 2), или разбрызгиватель — в случае проверки степени защиты, определяемой цифрами 3, 4. Для более высоких уровней защиты (цифры 5, 6) применяют брандспойты. И наконец, высшая степень защиты проверяется погружением в резервуар с водой.

При этом в стандарте IEC 529 определены конструкции капельниц, разбрызгивателей и брандспойтов, а также расход воды и длительность испытаний.

Оценка результатов испытаний проводится с учетом допустимого количества воды, которое может проникнуть внутрь оболочки. При этом не должна нарушаться нормальная работа оборудования или его безопасность.

Когда проведены все испытания

Теперь, после того как оболочки прошли все мыслимые стандартом испытания, поскрипывая под натиском всевозможных щупов, чихая в облаке пыли из талька и вздрагивая под струями холодной воды, можно уверенно установить и гордо записать их значение IP в техническую документацию.

А знающий специалист, едва взглянув на эти магические цифры, сразу поймет, с чем имеет дело.

Виктор КАТОК,

профессор, начальникНИЦ ЛКС

Государственного университета

информационно-

коммуникационных технологий

Александр МАНЬКО,

старший преподаватель

кафедры ВОЛС

Как это делается в Schroff

Высокие значения IP-индекса в корпусных изделиях достигаются комплексным использованием качественной и грамотно подобранной фурнитуры, особыми формами прилегающих поверхностей с использованием различных уплотнительных материалов.

Как правило, корпусным устройствам меньших габаритов свойственно достигать более высоких значений IP-индекса. Например, в ассортименте продукции компании Schroff большие напольные шкафы серии PROLINE имеют IP55, а настенные шкафы серии CONCEPTLINE и INLINE имеют IP66.

Высокая степень защиты в шкафах серии PROLINE обеспечивается врезающимся выступом на каркасе шкафа по всему периметру прилегающей поверхности, резиновым уплотнителем на двери и боковой стене (рис. А), мощной рамой на двери и скобами для ее плотного закрытия.

Реализация IP66 в шкафах серий CONCEPTLINE и INLINE предполагают те же меры при особо укрепленной двери, а также мощный замок или винты через некоторые промежутки. Кабели заходят в шкаф через герметичные вводы (рис В).

Для противостояния от внешним воздействиям конструкция шкафов Outdoor наряду с уплотнителем и укрепленной дверью предполагает двойные стены и крышу (рис. C), а также вентиляционную установку с противопылевыми фильтрами для поддержания необходимого микроклимата. Внешние поверхности без выступающих частей и деталей крепления (доступ ко всем болтам только изнутри) обеспечивают защиту от вандализма.

В конструктивах Schroff предусмотрена и ЭMC-защита. Так, в шкафах серии EURORACK по периметру двери устанавливается лента с гибкими металлическими лепестками (рис. D) для хорошего электрического контакта с каркасом шкафа и мощные замки через некоторые промежутки для плотного закрытия двери, многие детали оцинкованы.

В заключение заметим, что правильное определение необходимого IP-индекса при подборе оборудования и реализации проекта позволит сократить время, силы и расходы. В ассортименте, предлагаемом компанией «ИКС-Мегатрейд», корпусные изделия с высокой степенью защиты представлены продукцией фирмы Schroff.

Михаил ИВКО,

консультант отдела

технической поддержки продаж

компании «ИКС-Мегатрейд»,

тел. (044) 247-39-06,

mik@megatrade.com.ua

Как это делается в TVD

Компания TVD изначально специализировалась на силовых шкафах, которым, как известно, гораздо чаще приходится работать в сложных условиях. Поэтому опыт по защите оборудования накоплен немалый.

Высокий уровень защиты (IP 55, 65) в наших моделях достигается двумя базовыми средствами. Во-первых, при герметизации двери используется армированная резина, которая надевается на изгиб торцевого профиля по периметру дверного проема (рис. E). Сама резина имеет воздушную подушку (схема), которая пружинит при соприкосновении двери с корпусом. Второй важный элемент, который обеспечивает плотное прилегание двери, — это специальный замок собственного производства TVD (рис. F). За счет роликов в тяговом механизме он обеспечивает мощный прижим сразу в трех точках (есть замки и для 4-точечной фиксации). Кстати, такой замок сам по себе обладает степенью защиты IP55.

Для герметизации стыков элементов шкафа (боковые стенки, дно) используется самоклеющаяся резина. Верхняя часть глухая, но по периметру все-таки также обклеивается резиной.

Кабель в таком шкафу вводится через так называемое герметичное раздвижное дно. Каждая из раздвигающихся частей с краю снабжена пластиной, обклеенной массивной резиной (рис. G). Пластины разжимаются при вводе кабеля и мощно обхватывают кабель, когда сдвигаются.

Для обмена воздуха служат противопылевые фильтры, которые тоже прорезинены по периметру.

Естественно, использование уплотнительных материалов, особая конфигурация торцевого профиля делают шкаф несколько дороже по сравнению с офисным вариантом (на 10–15%), однако потребитель гарантированно получает надежную защиту от пыли, влаги и атмосферных воздействий.

Константин АНИЩЕНКО,

директор украинско-чешского

предприятия TVD,

т. (044) 567-40-05, 567-40-15

tvd@tvd.i.kiev.ua

Как это делается в SME

В производственной гамме продукции испанской компании Sistemas Mecanicos para Electronica наряду с распространенными офисными конструктивами, которые не требуют особой защиты, имеются модели, специально предназначенные для работы в суровых погодных условиях и агрессивных средах. Одна из последних разработок этого типа — всепогодное решение серии ОС700. Этот шкаф разработан специально для использования в промышленных и уличных условиях. Соответственно, уровень внешней защиты здесь доведен до IP55, т.е. реализована почти полная защита от грязи и пыли (max. 6) и защита от струй воды, распыляемых во всех направлениях (max. 8).

Для решения задач герметизации и поддержания температурного режима конструкцией предусмотрены двойные стены и двойная крыша (рис. H). Двойные стены также помогают теплообмену между внешней/внутренней средой, а забор и сброс воздуха при работе вентиляторов происходит через отверстия, защищенные противопылевыми фильтрами. Глухая внешняя поверхность (доступ ко всем болтам только изнутри) в сочетании с четырехточечным замком делают шкаф вандалоустойчивым.

Кабели в ОС700 вводятся через фланцы в панели пола (рис. J). Архитектура ввода разрабатывается в соответствии с нуждами заказчика.

Предусмотрена в этом всепогодном шкафу и электромагнитная защита. Она обеспечивается оклейкой узлов и отверстий шкафа специальной радиочастотной лентой (рис. K). Таким образом достигается уровень ЭМС-защиты 1 уровня (20 дБ в диапазоне 0–1 ГГц) в соответствии со стандартом IEC TS 6 587-3. Ввод кабелей (также ЭМС-экранированных) в этом случае осуществляться через ЭМС-фланцы, соединяемые с экранирующей оплеткой ЭМС-кабеля.

Ольга КАРПЕНКО,

менеджер по продукции

ДЦ «Квазар-Микро»,

(044) 239-99-81,

239-99-13

(добавочный 678)

Как это делается в шкафах RIANT

В настоящее время наиболее востребованными на рынке являются шкафы со степенью защиты IP 20/21. В большинстве случаев Заказчики даже не упоминают о таком параметре, по умолчанию подразумевается минимальная защита от попадания твердых частиц и отсутствие требований по защите от попадания влаги.

Этому есть достаточно простое объяснение. Оборудование, как правило, устанавливается в сухих, более или менее «чистых» помещениях, так называемых «серверных» или «аппаратных». Поэтому наращивание защиты по второму параметру IP – защите от попадания воды — просто излишне.

Эффективная защита от пыли обеспечивается принудительной вентиляцией: воздух закачивается в шкаф через фильтры вентиляторов, выходя из шкафа через щели перфорации, что не позволяет пыли попасть внутрь.

В монтажных конструктивах RIANT применяются также уплотнители кабельных вводов крыши и днища и двухуровневая конструкция крыши при монтаже потолочной вентиляционной панели (рис. L).

Сегодня Ровенский завод высоковольтной аппаратуры выпускает корпусные системы и со степенью защиты до IP54. Но это касается шкафов и ящиков для электромонтажа и для контрольно-измерительной аппаратуры. Запросы по коммуникационным шкафам с повышенным IP также начинают поступать. Поэтому конструкторы РЗВА уже работают над новыми конфигурациями, и в ближайшее время они появятся на рынке.

Георгий ДОРОФЕЕВ,

заместитель директора

киевского представительства РЗВА

по направлению RIANT,

riantki@i.kiev.ua

452-48-37, 452-60-58

Примеры обозначения по коду IP

Для закрепления «пройденного материала» можно привести примеры обозначения с помощью кода IP.

Оболочка IP34 защищает:

(3) — людей, держащих в руках инструмент диаметром, равным либо большим 2,5 мм, от доступа к опасным частям, а также оборудование внутри оболочки от проникновения внешних твердых предметов диаметром, равным либо большим 2,5 мм;

(4) — оборудование внутри оболочки от вредных воздействий вследствие обрызгивания оболочки водой со всех сторон.

Оболочка IP23CS защищает:

(2) — людей от доступа к опасным частям пальцами рук, а также оборудование внутри оболочки от попадания внешних твердых предметов диаметром, равным или большим 12,5 мм;

(3) — оборудование внутри оболочки от вредного воздействия воды в виде дождя;

(С) — людей от доступа к опасным частям, если они держат в руках инструмент с диаметром, равным либо большим 2,5 мм, и длиной, не превышающей 100 мм (инструмент может проникать на всю свою длину в оболочку);

(S) — оболочка подвергнута испытанию на соответствие защите от вредных воздействий воды, когда все части оборудования находятся в состоянии неподвижности.

№ 1 (февраль-март) 2004