Stopień ochrony przed wnikaniem (IP): Dlaczego ma to znaczenie

Praca w środowisku elektrycznym jest niebezpieczna. W celu zminimalizowania tych zagrożeń stosuje się środki ochrony, takie jak odpowiednia odzież, rękawice, buty itp., które chronią elektryków przed potencjalnymi wypadkami. Mniej oczywistym środkiem ostrożności jest odpowiednia konstrukcja sprzętu testowego używanego do konserwacji układów elektrycznych.

Norma Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC) 61010 obejmuje wymagania bezpieczeństwa dotyczące elektrycznych przyrządów pomiarowych, automatyki i urządzeń laboratoryjnych. Zawiera wymagania dotyczące testowania i pomiaru obwodów oraz przyrządów. Jednym z kluczowych aspektów tej normy jest ochrona przed płynami i ciałami stałymi. Obecność obcych osadów na elementach izolacyjnych może prowadzić do zagrożenia, a nagromadzenie ciał obcych może spowodować rozprzestrzenianie się ognia.

Większość przenośnych elektrycznych przyrządów pomiarowych jest użytkowana poza pomieszczeniami czystymi, a w związku z tym warunki środowiskowe, w których wykonuje się testy, są często trudne. Wilgoć, pył i skrajne temperatury bardzo utrudniają testowanie. Niniejszy dokument zawiera informacje dotyczące stopnia zanieczyszczenia i stopnia ochrony przed wnikaniem (IP) oraz przedstawia powody, dla których mają one kluczowe znaczenie dla konstrukcji przyrządu i wyboru użytkownika.

Stopień zanieczyszczenia

Jak wspomniano wcześniej, norma IEC 61010 określa ochronę przed płynami i ciałami stałymi. Najczęściej spotykanym płynem jest woda, a najczęściej spotykanym ciałem stałym jest pył, chociaż uwzględniane są tu również inne elementy, takie jak druty, palce, narzędzia, itp. Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) klasyfikuje te elementy zewnętrzne jako „zanieczyszczenia” i ustanowiła system oceny w celu zakwalifikowania poziomu zanieczyszczenia w środowisku, w którym będą przeprowadzane testy.

W normie IEC 60947-1 opisano poziom zanieczyszczeń, jakiego można oczekiwać w danym środowisku. Stopień zanieczyszczenia określa się jako stopień zanieczyszczenia pyłem, cząstkami przewodzącymi lub innymi substancjami, które mogą gromadzić się w środowisku testowym i mieć wpływ na parametry urządzeń lub bezpieczeństwo. Na podane liczby wpływa, oprócz pyłu i innych zanieczyszczeń, wilgotność i temperatura — im wyższa liczba, tym wyższy poziom zanieczyszczeń przewodzących.

Dla osób wymagających bardziej złożonego opisu stopnia zanieczyszczenia przedstawiamy fragment normy:

„Ilość przewodzącego lub higroskopijnego pyłu, zjonizowanego gazu lub soli oraz wilgotność względna i częstotliwość ich występowania, skutkujące absorpcją higroskopijną lub kondensacją wilgoci, co prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości dielektrycznej i/lub rezystywności powierzchni”.

Stopień zanieczyszczeń ma wpływ na odległości upływu i odstępu. Normy bezpieczeństwa, takie jak Underwriters Laboratories i IEC, klasyfikują poziomy stopni w następujący sposób:

Stopień zanieczyszczenia 1: Nie występują zanieczyszczenie lub występują tylko suche, nieprzewodzące zanieczyszczenia. Zanieczyszczenie nie ma żadnego wpływu. Środowisko czystego pomieszczenia.

Stopień zanieczyszczenia 2: Zwykle występują tylko nieprzewodzące zanieczyszczenia. Należy spodziewać się tymczasowej przewodności spowodowanej kondensacją. Środowisko laboratoryjne lub biurowe.

Stopień zanieczyszczenia 3: Zanieczyszczenia przewodzące lub suche nieprzewodzące zanieczyszczenia, które stają się przewodzące z powodu kondensacji. Trudne warunki przemysłowe.

Stopień zanieczyszczenia 4: Zanieczyszczenia generują trwałe przewodnictwo spowodowane przez przewodzący pył, deszcz lub śnieg. Środowiska zewnętrzne o wysokim poziomie wilgotności i/lub pyłów.

Środowisko, w którym będą wykonywane testy, ma znaczący wpływ na bezpieczną konstrukcję przyrządu. To prowadzi nas do stopni ochrony IP.

Stopień ochrony przed wnikaniem (IP)

Problemy elektryczne występują zazwyczaj przy niekorzystnej pogodzie. Wykonywanie testów w deszczu, przy rozbryzgach wody nie jest rzadkim zjawiskiem. Testy są również przeprowadzane w zanieczyszczonych, zakurzonych środowiskach. Przyrządy są często przechowywane w równie złych warunkach, a niekiedy pozostawiane na zewnątrz, narażone na działanie różnych czynników atmosferycznych.

Stopień ochrony IP wskazuje skuteczność obudów elektrycznych w blokowaniu ciał obcych (pyłu, wilgoci, cieczy). Informuje, czy przyrząd jest bezpieczny dla środowiska, w którym będzie używany. System stopni ochrony IP został ustanowiony przez IEC w normie 529. Składa się z dwóch cyfr, z których każda oznacza oddzielną cechę. Pierwsza liczba oznacza ochronę przed niebezpiecznymi częściami (takimi jak przewody lub narzędzia) oraz ciałami stałymi (takimi jak pył). Druga liczba oznacza ochronę przed wilgocią. Im większa liczba, tym wyższy stopień ochrony.

W poniższych tabelach przedstawiono poziom ochrony na podstawie stopnia ochrony IP:

       
Ochrona przed dostępem do niebezpiecznych części (pierwsza cyfra)

Ochrona przed wnikaniem stałych ciał obcych (pierwsza cyfra)

         
Ochrona przed wnikaniem płynów (druga cyfra)

   
Przyjrzyjmy się na przykład stopniowi ochrony IP54. Pamiętaj, że każda cyfra odnosi się do oddzielnego stopnia ochrony. Poziom „5” oznacza „ochronę przed pyłem”, a także ochronę przed przedostaniem się przewodu o przekroju do 1,0 mm. Istnieje tylko jedna wyższa kategoria: „pyłoszczelność”. Druga cyfra dotyczy wilgoci. Wartość „4” oznacza odporność na „zachlapanie wodą z dowolnego kierunku”.

Z kolei przyrząd o stopniu ochrony IP40 może być wyposażony w odpowiednie zabezpieczenie przed pyłem, ale nie jest zabezpieczony przed wodą i nie powinien być używany na zewnątrz budynków ani w wilgotnych pomieszczeniach. Niektóre przyrządy mają kilka stopni ochrony — niższe przy otwartej pokrywie i wyższe przy zamkniętej pokrywie (podczas przechowywania). Dobrą praktyką jest potwierdzenie obu stopni ochrony dla „pokrywy otwartej” oraz dla „pokrywy zamkniętej”.

Producenci przyrządów powinni publikować dla nich stopnie ochrony IP. Porównaj stopień ochrony ze środowiskiem, w którym będą przeprowadzane testy.

Wnioski

Elektryczne przyrządy testowe są zwykle używane w trudnych warunkach. Zrozumienie natury środowiska i stopnia zanieczyszczenia ma kluczowe znaczenie dla wyboru przyrządu, który będzie odporny na panujące w tym środowisku i zapewni bezpieczeństwo. Wyobraź sobie pracę w kamieniołomie lub w cementowni. Pył przewodzący prąd unosi się wszędzie w powietrzu. A co w przypadku papierni, w której poziom wilgotności jest wysoki? To samo dotyczy różnych części świata, w których może panować wysoka wilgotność lub inne warunki pogodowe.

Stopień ochrony IP jest przewodnikiem do zapewnienia zgodności ze środowiskiem testowania. Należy zapoznać się ze środowiskiem, a następnie określić minimalny stopień ochrony IP wymagany do ochrony przyrządu i użytkownika. Przyrząd, które przekracza minimalne wymogi, stanowi dodatkowy atut. Należy unikać przyrządów o stopniu ochrony IP niższym niż minimalny.