Степени защиты оболочек – коды IP и IK

Рабочие параметры оборудования далеко не во всех случаях обеспечивают корректность его функций, поскольку одного функционала недостаточно. Оборудование нуждается в специальной защите от негативных внешних факторов вроде дождя, снега или пыли, которые способны вывести из строя основные элементы.

Ключевая функция защиты – создать оптимальный уровень герметичности оборудованию согласно с установленной степенью защиты, а также создать гарантию безопасности при эксплуатации, как для техников по обслуживанию, так и для окружающих условий. Для выполнения необходимых требований существует несколько решений, в частности комбинированных, основу которых представляют приведенные методики:

  • всестороннее ограничить доступ (например, установить ограждения, барьеры);
  • создать абсолютную изолированность, однако кабельную изоляцию на практике сложно реализовать под решение подвижных деталей оборудования;
  • разместить защиту непосредственно в оболочке (что и выступает основной темой статьи, поэтому рассмотрим вопрос подробно).

Преимущество последней методики – возможность просто, но при этом надежно решить проблему герметичности и защитить оборудование от таких факторов, как:

  • попадание внутрь оборудования внешних тел (грязь и пыль, мелкие детали, жуки и прочие насекомые), способных спровоцировать механическое повреждение или нарушить работу электрики;
  • жидкие вещества, способные нарушить изоляционные свойства;
  • механические повреждения от ударов, приводящие к деформациям или серьезному повреждению отдельных деталей;
  • водяной пар, водород и другие типы газов из внешней среды, которые вызывают коррозию;
  • воздействие электромагнитного, ультрафиолетового и других видов излучения, включая свет обычной лампы;

Защитная оболочка выступает основой или каркасом, поверх которого монтируют разнообразные сборки с ключевым или дополнительным оборудованием, включая необходимый набор аксессуаров к нему. Ввиду простоты и удобства такая методика стала самым распространенным способом создания защиты для оборудования.

Защитные оболочки используют для всех типов оборудования – и высоковольтного, и низковольтного, включая электронику и приборы информационных технологий. Применение защиты рассчитано на применение в промышленности и бытовой сфере, включая домашние условия, для установки в стационарное оборудование или машины вращательного типа.

Оболочку производят в двух вариациях: как неотъемлемую часть конструкции и как отдельный элемент, который можно продавать сборщикам пустым. В зависимости от конкретного применения материалом для ее изготовления служит металл или пластик, по основным характеристикам защиту можно сделать проводящей либо изолирующей.

Чтобы достичь наиболее упрощенной и понятной схемы сотрудничества между производителями, разработчиками нормативных документов и покупателями продукции, всю терминологию, сервис и монтаж оборудования, его свойства и варианты контроля за ним определяют стандарты. Информационная составляющая и цель разработки стандартов ориентируется на предмет защиты, которую создает оболочка.

Важно учесть, что стандартами определяется защита, которую обеспечивает оболочки, но отнюдь не характеристики этого устройства. Стандарты «горизонтального» типа направлены на комбинированное применение, то есть в сочетании с пунктами стандарта, которому соответствует определенный продукт.

Маркировку степеней защиты используют также в описании защитного устройства, которую обеспечивают барьеры. На этот счет в России действует ГОСТ 14254-96, соответствующий МЭК 529.

Общие положения

Вначале стоит обратиться к терминологии, чтобы дать верную трактовку определений, фигурирующих в стандартах. Поэтому чуть ниже приводятся отдельные определения из общей терминологии по защите электрооборудования оболочками, которые требуют уточнения.

Ввиду успешного развития торговли в международном отношении, также приводится французская терминология и соответствующие ей определения. Сначала указывается сам термин, а затем его индекс в соответствии с IEV – Международным электротехническим словарем.

Итак: оболочка (enveloppe) IEV 826-03-12 означает обеспечение защиты приборов от конкретных внешних факторов, а также полную всестороннюю защиту от прямого контакта. В стандарте МЭК 29 есть уточнение, что источником определения выступает Электротехнический словарь, поэтому необходимо детально пояснить, на что распространяется защита:

  1. Возможные контакты человека или животных с потенциально опасными деталями.
  2. Различные формы ограждений, барьеров и отверстий (включая иные средства вне зависимости от того, относятся они к оболочке или же созданы оборудованием внутри нее), основная цель которых – предотвратить или ограничить доступ приборов для проведения испытаний, определяются непосредственно частью оболочки. Исключение составляют ситуации, когда оболочку извлекают «кустарным» способом без применения ключа или другого инструментария.

Соответственно, главное назначение оболочки – исключить прямое соприкосновение с человеком или предметом. Обеспечить защиту от непрямых соприкосновений можно путем установки электрического контакта между проводниками.

Степень защиты – это способ, который проверяется стандартной методикой испытания, где оболочка гарантирует защиту от приближения к опасным элементам конструкции, а также доступа внутрь оборудования жидкости и предметов твердой структуры из внешней среды.

Опасная часть – детали в конструкции, представляющие опасность при касании или приближении к ним сверх допустимого расстояния за счет наличия признаков, которые указывают на опасный производственный фактор. Варианты типов опасности разные: электрическая (высокое или низкое напряжение), тепловая, механическая и прочие.

Расстояние, допустимое для обеспечения защиты – это то расстояние, в рамках которого исключены контакты щупа доступности с опасными элементами. Фактический размер этого расстояния напрямую определяет напряжение, с которым функционирует оборудование.

Щуп доступности – специальный элемент для измерения допустимого промежутка относительно опасных деталей. Превосходно имитирует часть человеческого тела или инструмент, а также его аналог, который может использовать человек.

О возможности имитировать часть тела стоит рассказать более детально, поскольку сам процесс контакта в момент имитации не стремится претендовать на изображение касаний самого длинного или, наоборот, самого короткого из пальцев. Фактически имитация – это характеристика щупа, способного имитировать палец (в основном). В случаях, когда защита нужна в разы надежнее, применяют устройство с еще большей защитной степенью.

Щуп применяют в ситуациях, когда встает необходимость проверки на предмет защищенности персонала. При этом испытание можно считать успешно пройденным, если корпус щупа не проходит внутрь целиком, предотвращая доступ к опасным элементам. Это означает, что выдержано оптимальное расстояние и оборудование обеспечивает надежную защиту при его эксплуатации.

Щуп – специальный предмет твердой структуры, созданный для проверки на предмет касания оболочки или проникновения внутрь нее. В случае, когда щуп не продвигается через отверстие, испытание можно считать успешно завершенным.

Аппаратура распределения и управления (IEV 441-11-01). «Общий термин для коммутационных аппаратов и их комбинации с относящимися к ним устройствами управления, измерения, защиты и регулирования, а также для узлов, в которых такие аппараты и устройства соединяются с соответствующими фидерами, комплектующим оборудованием, оболочками и опорными конструкциями».

Закрытое распределительное устройство (IEV 441-12-02). «Комплектное устройство, огражденное со всех сторон, сверху и снизу таким образом, чтобы обеспечить указанную степень защиты».

Система кодов и методика их использования

Как следует из определения словаря, слово «код» здесь следует понимать как сочетание знаков или символов, при участии которых можно компактно зашифровать объемную информацию. В текущей статье система кодов применяется для упрощения ее расшифровки. Кодовая система помогает визуально распознать характеристики и соответствующие им определения, а также результаты тестирования, благодаря емким буквенно-цифровым кодам.

Цели использования могут быть совершенно разными:

  • Для определения уровня защиты, что требуется и для инструкций, которые направлены на обеспечение защиты людей при обслуживании приборов, так и для технических рекомендаций относительно монтажа с учетом особенностей окружающей среды. Кроме того, кодовая маркировка может потребоваться и при наличии специальных требований заказчика к прибору.
  • Для производителя, где цифровой код описывает ключевые свойства конструкции.

Соответственно, ряд стандартов по изготовлению и выпуску оборудования устанавливают определенный уровень защиты, помогающий сориентироваться в выборе нужного типа оборудования. Относительно степеней защиты оболочки для коммутационного оборудования используют коды «IP» и «IК», принятые международной системой стандартизации.

Код IP – детальное описание значений

Применение этого кода утверждено МЭК 529 или стандартом Международной Электротехнической комиссии. Аббревиатура IP расшифровывается как «International Protection», что в буквальном переводе означает «Международная защита». Назначение кодировки – проиллюстрировать буквенно-цифровым шифрованием уровень защиты конкретного прибора, которые создает оболочка, от возможных соприкосновений с опасными частями, от попадания внутрь конструкции твердых тел (грязь, мелкие насекомые и т.д.) и жидкостей.

Главное предназначение кода – применение в стандартах на производстве оборудования, но использовать его можно и в описании пустых оболочек. Однако здесь возникает ряд проблем:

  • Неизвестно место размещения опасных деталей, что необходимо для создания безопасной дистанции для работы персонала по обслуживанию конструкции.
  • Неизвестно, в какой конкретной части оборудования необходимо создать максимальную герметичность, чтобы исключить попадание жидкостей или пыли для сохранения функций прибора.

На практике реальную степень защиты можно достоверно установить только в случае, если оболочка внутри конструкции заполнена и поддерживается в рабочем состоянии. Фактически это означает, что за соответствие оборудования принятым стандартам ответственность несет сборщик электрощита. Поскольку в конченом итоге именно этот персонал монтирует и подключает электрооборудование, проводит кабельную разводку внутри щита и устанавливает добавочную атрибутику (всевозможные кнопки, приборы измерения и прочее).

При этом важная задача сборщика – в результате подключения прийти к созданию такого уровня защиты, который заявлен изготовителем. Поэтому производитель оболочки в обязательном порядке должен сообщать в документах на оборудование информацию о том, где конкретно в конструкции необходимо установить оболочку, чтобы создать надлежащий уровень защиты для этой оболочки.

Код IP содержит в маркировке 2 цифры. Иногда они могут сопровождаться буквами, каждая из которых несет конкретное значение. При этом букву «Х» включают в маркировку тогда, когда степень защиты какой-либо из характеристик не установлена (если она неизвестна или попросту в ней нет нужды).

Что означает первая цифра кода

Расшифровка приводится в соответствии с изданиями предшествующих стандартов, которые действуют по сегодняшний день и не подлежат пересмотру с внесением каких-либо изменений. Итак, первая цифра означает:

  • уровень защиты людей или животных от доступа к опасным частям;
  • уровень защиты от попадания внутрь конструкции твердых предметов вроде грязи или мелких насекомых.

Соответственно, для фактической проверки состояния защиты на соответствие IP-коду, необходимо использовать в работе 2 вида щупов (щуп-предмет и щуп доступности). Проверяют согласно установленным процедурам и условиям по проведению испытаний, которые регламентирует стандарт. В отдельных случаях разрешается применять один щуп при условии, что его достаточно для удовлетворения решений по обоим критериям проверки.

Каждая из степеней защиты соответствует конкретному определению:

IP 1X. Защитная оболочка или сетка, где максимальный размер отверстия препятствует проникновению внутрь предметов диаметром до 50 мм. На практике такой уровень создает защиту от контакта тыльной стороны ладони с опасными частями.

IP 2X. Защитная оболочка или сетка отличается меньшим размером отверстия, а щуп-предмет в диаметре равен 12,5 мм. При этом палец для испытаний (шарнирный) должен сохранять достаточный промежуток до соприкосновения с опасной частью. Такой уровень обеспечивает защиту пальцев человека от касания опасных деталей.

IP 3X. Оболочка находится под защитой от попадания внутрь твердых тел из вне, диаметром до 2,5 мм. Важно учитывать, что в оболочку не должна проникать и гладкая проволока из стали с аналогичным диаметром (применение предметов сферической формы до 2,5 мм в диаметре здесь попросту неудобно).

IP 4X. Защита по аналогии с предыдущим описанием, но диаметр уменьшается до 1 мм.

IP 5X и IP 6X. Оба уровня защиты исключают попадание внутрь пыли. При этом защита с цифрой «5» допускает незначительное проникновение частиц пыли в те места конструкции, где наличие пыли не критично для функциональной работы оборудования и не снижает безопасность при эксплуатации. Для защиты с цифрой «6» попадание пыли исключено полностью.

Для проверки используют тальк в условиях герметично закрытой камеры для испытаний. Возможность находиться во взвешенном состоянии порошку обеспечивает циркуляционный насос (либо другое специально устройство с подходящей функцией). При испытании важно понизить внутреннее давление оболочки до показателей, которые будут ниже, чем параметры внешнего (окружающего) давления. Однако правило исключается для оболочек 2 категории за счет особенности их устройства: по завершении монтажа давление в них должно сохраняться на отметке чуть выше, чем окружающее давление.

Классическая методика испытаний предполагает применение именно талька, но в любом случае необходимо учитывать эффекты и от других типов порошковой пыли. Подобный вид испытаний на проверку воздействия пыли в ходе установления IP кода входит в стандарты МЭК 68-2 и проходит как тест «La2».

Таким образом, первая цифра кодировки указывает на соответствие оборудования приведенному в кодировке уровню защиты, а также защитным степеням со значением меньше, нежели значение первой цифры.

Что характеризует вторая цифра кода

Под второй цифрой подразумевают воздействие жидкости, которая в разных количествах может нанести вред оборудованию. В испытаниях по второй цифре характеристики используют пресную воду, исключая другие варианты. Интерпретация уровня защиты здесь может носить двоякий характер, поскольку допускается определенное количество воды внутри оболочки при условии полной сохранности функционала оборудования.

Чему соответствует вторая цифра защиты:

IP X1. Защищает от капель вертикально падения. При появлении таких капель в помещении в последующем возможно негативное влияние на оболочку. Причиной этому выступает не достаточная плотность соединения либо конденсат, скопившийся на потолке или трубах, которые расположены над оболочкой.

IP X2. Защищает от капель с падением под углом 15°. Например, при использовании оборудования в условиях открытого моря (корабли и прочее).

IP X3. Защищает от капель вертикального падения под углом 60° (дождь). Допустимо открытое основание оболочки. Проверять следует при помощи качающейся трубы дуговой формы либо с применением разбрызгивателя, который оснащен экраном-ограничителем. Прибор формирует брызги в пределах 60° (допускаются незначительные отклонения). Расход воды для таких случаев определяет стандарт.

IP X4. Характеристики аналогичны выше описанному классу защиты, но угол разбрызгивания капель увеличивается до 180° по вертикали. В качающейся трубе необходимо предусмотреть наличие отверстий по всему периметру полуокружности (иначе говоря, дуга должна составлять 180°). В ходе проверке имитируется сильный ливень с брызгами.

IP X5 и IP X6. Проверяют мощной трубой для поливки – брандспойтом, который воспроизводит мощные струи воды, близкие по силе морским волнам. В случае с проверкой для цифры «6» условия более сложные, чем в отношении цифры «5»: диаметр сопла для брандспойта в несколько раз больше, а вместе с ним заметно растет расход воды.

IP X7 и IP X8. Основу проверки представляет временное или длительное погружение в воду.

Если защита оболочки от жидкости низкая и соответствует столь же низкой степени защиты, она содержит двойную маркировку. Например, IP X5/X7. Наглядная иллюстрация: степень защиты ведра в перевернутом состоянии соответствует IP X8, но в это же время не соответствует защите с параметрами IP X4.

Методики проверки на предмет проникновения воды отражены в стандарте МЭК 68-2-18. Ниже в таблице приводится соответствие между проверками относительно требований МЭК 529 (код IP) и испытаниями согласно МЭК 68-2-18.

IP код

IP X1 & 2

IP X3 & 4

IP X5 & 6

IP X7

Водный тест в соответствии с МЭК 68-2-18

test Ra2

test Rb2

test Rb3

test Rc1

Соответствие между кодом IP и испытаниями

Что характеризует дополнительная буква

Назначение дополнительной буквы – указать степень защиты для людей относительно контактов с опасной частью. Буква располагается сразу после цифрового IP кода, а используют ее только в двух ситуациях:

  1. Реальная защита выше, чем на то указывает первая цифра характеристики.
  2. Уровень защиты к опасной части указан, но первая цифра в характеристике заменяется символом «Х».

Например, обеспечить более высокую защиту можно через установку барьеров, а также применения отверстий специального формата. Таким образом, можно создать отверстия для отвода тепловой энергии и сохранить оптимальный уровень защиты людей от контактов с опасными частями.

Что означает дополнительная буква:

IP XXA – в практическом отношении значение отсутствует, потому что испытание для буквы «А» повторяет характер испытания для цифры «1».

IP XXB – внутрь оболочки способны проникнуть предметы свыше 12,5 в диаметре, однако шарнирный палец (80 мм в длину и 12 мм в диаметре), должен сохранять оптимальный промежуток до опасных частей. При этом шарнирный палец с параметрами D80x20 мм не должен проходить через отверстие.

IP XXC – могут проникать предметы свыше 2,5 мм в диаметре, однако щуп доступности аналогичных параметров с длиной 10 см должен сохранять оптимальный промежуток до опасных элементов.

IP XXD – повторяет описание выше, но диаметр щупа составляет 1 мм. Использовать дополнительную букву принято в ситуациях, когда целью выступает защита технического персонала по обслуживанию оборудования.

Что означает вспомогательная буква:

Вспомогательная буква также является составной частью кода IP и следует сразу после второй цифры либо дополнительной буквы. Ключевое назначение – сообщить о наличии нестандартной информации. Для электрического коммутационного оборудования в качестве такого обозначения применяют исключительно букву «W».

Фактическое значение W – защита от внешних факторов, которая определилась в ходе испытаний, но при этом отличается от сведений, содержащихся в стандарте МЭК 529 для второй цифры (осуществить предписанные для нее испытания будет затруднительно при работе с объемным оборудованием).

Например, испытывая защиту на предмет отрицательного воздействия внешних факторов, для оболочки с высоковольтной коммутационной аппаратурой применяют разбрызгиватель, который разработан специально для проведения диэлектрических тестов.

Вспомогательные буквы «М» и «S» присутствуют в кодировке вращающихся приборов для указания фактического состояния ротора, который в период испытаний находится либо в движении (М), либо обездвижен (S).

Код IК – детальное описание значений

Для ряда стран актуальна потребность кодировать защиту, которая обеспечивает защиту самой оболочки от механических повреждений. Чтобы успешно решить эту задачу, к коду IP добавили еще одну цифру характеристики – третью (к таким странам относится Португалия, Франция и другие). В настоящее время, когда стандарт МЭК 529 принят как европейский, ни одной стране не разрешается указывать IP код, который даже в минимальном значении отличается от стандартизированного варианта.

По причине того, что МЭК отказался от использования третьей цифры и не включил ее в стандарты, единственным выходом для ее использования вместе с кодом IP стала разработка другой кодировки, что и сделали разработчики евро стандарта EN 50102: IK код.

Смысловая нагрузка третьей цифры могла различаться в зависимости от страны, что выступало противоречием относительно требований, которые предъявлялись комиссиями, что непосредственно связаны с производителями оборудования. Они и высказывались за единую классификацию кодов, в результате чего степеням кода IK присвоили значения, отличные по формату от прежней третьей цифры IP кода.

Таблица соответствия между старыми третьими цифрами французского кода IP и кодом IK:

Прежние третьи цифры кода IP стандарта NF C 20-010 (1986)

IP XX1

IP XX3

IP XX5

IP XX7

IP XX9

Код IK

IK 02

IK 04

IK 07

IK 08

IK 10

Для максимальной прозрачности и нивелирования путаницы, которая сопровождает кодировку, каждая из степеней IK носила обозначение в виде двухзначного числа.

Степени защиты

Фактическое обозначение соответствует параметрам энергии удара в Джоулях. К ударам относится механическое повреждение, появившееся в результате работы с ударником или испытательным молотком. Важно термин не путать с вибрацией, которая передается опорой и описывается в соответствующей терминологии (то есть при участии характеристик вроде частоты или ускорения).

Предметы и материалы для проведения испытаний под различные степени кода IK согласно действующему стандарту:

Код IK

IK 01

IK 02

IK 03

IK 04

IK 05

IK 06

IK 07

IK 08

IK 09

IK 10

Энергия в Джоулях

0,14

0,2

0,35

0,5

0,7

1

2

5

10

20

Радиус в мм (1)

10

10

10

10

10

10

25

25

50

50

Материал (1) сталь = S (2) полиамид = P (3)

P

P

P

P

P

P

S

S

S

S

Маятниковый ударник

Да

Да

Да

Да

Да

Да

Да

Да

Да

Да

Пружинный ударник

Да

Да

Да

Да

Да

Да

Да

Нет

Нет

Нет

Вертикальный ударник

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет

Да

Да

Да

Да

Каждый из ударников отличается специфическими возможностями, что позволяет воссоздать разные типы энергии, а также скорректировать направление воздействия. Чтобы создать определенный энергетический импульс, применяют разные комбинации испытательных предметов и материалов с параметрами и свойствами ударного элемента. Определяет точку и направление удара, а также его допустимую силу стандарт на конкретный продукт.

Применение электрооборудования в проектировании

В проектировке оборудования защитная степень играет важную роль, поскольку эту степень необходимо обязательно оценить как для внешней оболочки, так и для составляющих частей внутри конструкции (шторки, перегородки и прочее). Оценка здесь выступает с ключевым значением, поскольку в процессе эксплуатации или при обслуживании персоналом может произойти прямой контакт с отдельными частями внутри прибора (например, при выкатке автоматического выключателя).

Даже в случае, когда оболочка создает полноценную степень защиты, важно проконтролировать состояние внутренних перегородок, которые не должны быть удалены как полностью, так и частично. Такое правило не распространяется на оборудование вроде электродвигателей или трансформаторов, однако этот момент важно учесть в отношении шкафов – они должны быть доступны для персонала, обслуживающего это оборудование.

В озвученной ситуации подразумеваются два типа отсеков:

  • Те, что практически не бывают в открытом состоянии (отсеки для шин и прочее), а для их закрытия используют болтовое соединение. Если под рукой нет специального инструмента, открыть подобный отсек не получится. Подразумевается, что в этом случае будут соблюдены меры предосторожности из соображений безопасности.
  • Те, что бывают в открытом состоянии при нормальном рабочем режиме оборудования. В основном их закрывают дверями, оснащенными дополнительной системой контроля с возможностью их блокировки при необходимости. Это параметр дополнительной защиты, который обеспечивает защита оболочки.

Вне зависимости от расположения и положения оборудования в процессе его обслуживания или эксплуатации важно, чтобы электрическая цепь оболочки не прерывалась.

Заключение

Каждый тип оборудования, а также его отдельные части, должны отвечать стандарту, который относится непосредственно к конкретному виду продукта. Одновременно и стандартам на оборудование важно отвечать «горизонтальной» ветке стандартов по степеням защиты, которые подробно рассмотрены выше. В связи с этим применять на практике и следовать комплексу базовых стандартов должны как производители, так и пользователи оборудования.

Обратный звонок