電子電氣設(shè)備外殼防護(hù)體系解讀IP等級外殼防護(hù)解析

1、.一、概述對于戶外用的便攜式電子電氣設(shè)備、汽車電子設(shè)備、通訊設(shè)備等均有外殼防護(hù)測試要求，針對某些使用環(huán)境條件還可能會有特殊要求，如風(fēng)沙大，熱帶潮濕，海岸邊多鹽霧，多雨淋、噴霧等比較嚴(yán)酷的使用環(huán)境條件。電子電氣零部件的外殼必須具備相應(yīng)的防護(hù)能力，主要包括防接觸、防水、防爆、防機(jī)械碰撞等防護(hù)要求，以確保元器件使用的安全性和可靠性。下面就目前比較流行的外殼防護(hù)體系做全面的總結(jié)和梳理，介紹各防護(hù)體系的標(biāo)準(zhǔn)要求和測試方法，并分析其異同點(diǎn)。二、IP防護(hù)體系IP防護(hù)體系來源于國際電工委員會（IEC），也就是國際上和國內(nèi)普遍采用的IP代碼，該代碼體系以EN/IEC 60529-2001 Degrees of

2、protection provided by enclosures(IP code)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，我國標(biāo)準(zhǔn)GB 4208就等同采用了該標(biāo)準(zhǔn)。IP防護(hù)體系中，對外殼提出了防接觸和防水的防護(hù)要求，一般有兩位數(shù)字組成，例如IP56，第一位特征數(shù)字表示防接觸的等級，第二位特征數(shù)字則表示防水的等級。除了IEC 60529/GB 4208標(biāo)準(zhǔn)之外，標(biāo)準(zhǔn)DIN 40050、ISO 20653等標(biāo)準(zhǔn)也采用了IP防護(hù)體系，并針對具體應(yīng)用補(bǔ)充了三個(gè)防水等級，分別是IPX4K、IPX6K和IPX9K，防接觸等級則完全一致。IP防護(hù)體系中，各防護(hù)等級具體防護(hù)含義和相應(yīng)的測試方法見表11和表22.表1  IP防

3、護(hù)體系第一位特征數(shù)字等級防護(hù)含義試驗(yàn)方法符合性要求IP1X偶然接觸和固體異物¢50mm的探針無法接觸外殼內(nèi)部IP2X偶然接觸和固體異物¢12.5mm的探針I(yè)P3X偶然接觸和固體異物¢2.5mm的探針I(yè)P4X偶然接觸和固體異物¢1.0mm的探針I(yè)P5X防塵沙塵試驗(yàn)箱允許內(nèi)部少量進(jìn)塵，但不在帶電部件，不影響安全性。IP6X塵密沙塵試驗(yàn)箱內(nèi)部無沙塵表2 IP防護(hù)體系第二位特征數(shù)字等級測試方法試驗(yàn)方法符合性要求IPX1垂直滴水10min，滴雨試驗(yàn)允許少量進(jìn)水，但不能積聚在帶電部位，不能影響產(chǎn)品安全性。IPX215°X圍內(nèi)傾斜滴水10min，15

4、6;滴雨試驗(yàn)IPX3淋水10min，120°擺管淋水；或者5min噴水，水流量10L/minIPX4濺水10min，360°擺管淋水；或者5min噴水,水流量10L/minIPX4K加壓濺水10min，360°擺管淋水；水壓約400kPaIPX5噴水直徑為6.3mm的噴嘴，水流量為12.5L/min，每平方米為1min，最少3min,水壓約30kPaIPX6猛烈噴水直徑為12.5mm的噴嘴，水流量為100L/min每平方米為1min，最少3min,水壓約100kPaIPX6K加壓猛烈噴水直徑為6.3mm的噴嘴，水流量為75L/min每平方米為1min，最少3min

5、，水壓約1000kPaIPX7短時(shí)間浸水樣品底部到水面的距離至少為1m；試樣頂部到水面距離至少為0.15m,試驗(yàn)時(shí)間30minIPX8持續(xù)性潛水由供需（買賣）雙方商定,其嚴(yán)酷程度應(yīng)比IPX7 高IPX9K高溫高壓水洗流量為(1416 )L/ min，噴水壓力約10000kPa ,水溫要求（80±5） ，每個(gè)位置試驗(yàn)30s除了上述防接觸防水要求之外，一些電子電氣元器件的外殼還有防機(jī)械碰撞的要求，IEC也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，即IEC 62262-2002 Degrees of protection provided by enclosures for electrical equip

6、ment against external mechanical impacts (IK code),該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了額定電壓不超過72.5kV的電器設(shè)備外殼對外界機(jī)械碰撞的防護(hù)要求即IK代碼，國際的GB/T 20138-2006就等同采用了該標(biāo)準(zhǔn)。IK防護(hù)等級共分為11級，每一組特征數(shù)字代表一碰撞能量值，具體見表33。表3 IK代碼及其相應(yīng)碰撞能量IK代碼IK00IK01IK02IK03IK04IK05IK06IK07IK08IK09IK10碰撞能量J無防護(hù)0.140.20.350.50.71251020三、NEMA防護(hù)體系美國國家電氣制造商協(xié)會（NEMA）編寫的NEMA 250標(biāo)準(zhǔn)，在北美地區(qū)

7、有著廣泛的應(yīng)用，也是美國內(nèi)常用的外殼防護(hù)體系。NEMA250的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)除了防塵、防水之外，還包括防爆、防油等多種防護(hù)內(nèi)容。具體的防護(hù)等級和防護(hù)內(nèi)容見表44.表4 NEMA防護(hù)等級NEMA分類號防護(hù)內(nèi)容1戶內(nèi)應(yīng)用，保證內(nèi)部設(shè)備不受碰觸，提供一定固體異物防護(hù)。2戶內(nèi)應(yīng)用，提供一定程度滴水和固體異物防護(hù)。3室外應(yīng)用，防風(fēng)沙、防雨和冰雹，不會因外殼結(jié)冰而損壞。3R室外應(yīng)用，防雨和冰雹，不會因外殼結(jié)冰而損壞。3S室外用，防風(fēng)沙、防雨和冰雹，結(jié)滿冰時(shí)外部機(jī)械裝置仍可操作。4戶內(nèi)或室外應(yīng)用，防風(fēng)沙、濺水和雨、防水管噴水，不會因外殼結(jié)冰而損壞。4X戶內(nèi)或室外應(yīng)用，防風(fēng)沙、濺水和雨、防水管噴水，不會因外殼結(jié)冰而

8、損壞，防腐蝕。5塵密，用于水泥、紡織、食品等工業(yè)場合。6戶內(nèi)或室外應(yīng)用，可短時(shí)間有限深度浸水，不會因外殼結(jié)冰而損壞。6P戶內(nèi)或室外應(yīng)用，可長時(shí)間有限深度浸水。7戶內(nèi)危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)用，現(xiàn)場存在危險(xiǎn)性氣體，I級A、B、C、D組8危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)用，與NEMA7相似，充油后用于現(xiàn)場的危險(xiǎn)氣體具有腐蝕性的場合。9危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)用，塵密，II級E、F、D組10滿足美國煤礦聯(lián)合會防爆要求，適用于有瓦斯泄漏煤礦。11戶內(nèi)應(yīng)用，充油后耐腐蝕性氣體和液體。12戶內(nèi)應(yīng)用，塵密、防非腐蝕性液體噴灑。13戶內(nèi)應(yīng)用，塵密，防噴水、噴油、噴冷卻劑。IP體系和NEMA體系都對設(shè)備外殼的防護(hù)等級進(jìn)行了分類，兩種體系均規(guī)定了外殼對防接觸、防

9、異物、和防水提出了要求，但是IEC 60529標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定外殼對機(jī)械損傷、爆炸、冷凝水，腐蝕性蒸汽，真菌或寄生蟲等因素的防護(hù)。而NEMA 250標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定了對如腐蝕、生銹、結(jié)冰、油和冷卻劑等的防護(hù)要求，且試驗(yàn)要求和評價(jià)方式也不完全相同，因此，IEC外殼分類指定不能完全等同于NEMA外殼類型代。表5提供了一個(gè)NEMA外殼類型編號轉(zhuǎn)換到IECIP代碼的指南。NEMA類型滿足或超過IP代碼的測試要求，因此，我們可以說，符合NEMA要求的元器件也符合相應(yīng)的IP代碼的防護(hù)要求，但是反之則不行，符合IP代碼，不一定符合NEMA的要求，必須通過試驗(yàn)驗(yàn)證。表5 NEMA 250與IEC 60529的簡單對比N

10、EMA外殼1233R3S4&4X56&6P12&12K13IEC外殼IP10IP11IP54IP14IP54IP56IP52IP67IP52IP54四、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)日本則經(jīng)常采用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS D0203和JIS D0207。JIS D0203規(guī)定了汽車零件在正常使用的安裝狀態(tài)下，檢測零件的耐潮性、耐水性、排水性與功能的變化等的方法和要求，其主要試驗(yàn)類別和試驗(yàn)方法見表65，其檢測所用設(shè)備跟IP防護(hù)體系有區(qū)別。防塵試驗(yàn)則采用JIS D0207標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要分為兩類試驗(yàn)方法：飄塵試驗(yàn)（F），主要用于檢查零部件對漂浮在空氣中的塵埃粒子的防塵性與耐塵性。吹塵動試驗(yàn)（代號C

11、），主要用于檢查處于塵埃氣流中的零部件的防塵性與耐塵性，具體試驗(yàn)方法和要求見表76，其試驗(yàn)用塵跟IP防護(hù)體系也有很大區(qū)別，具體可以參考JIS Z8901標(biāo)準(zhǔn)。表6 JIS D0203防水測試試驗(yàn)類別試驗(yàn)代碼防護(hù)含義測試條件濕汽試驗(yàn)M1濕汽溫度32，水、空氣和水蒸氣的混合物，試驗(yàn)時(shí)間8hM2高溫高濕溫度60，水、空氣和水蒸氣的混合物，試驗(yàn)時(shí)間1h淋雨試驗(yàn)R1滴水水壓0.01MPa，流量1.9L/min,10minR2間接受到風(fēng)雨或者濺水水壓0.03MPa，流量3.2L/min,10min噴水試驗(yàn)S1直接受到風(fēng)雨或者濺水水壓0.1MPa，流量24.5L/min,30minS2大雨水壓0.3MPa，

12、流量39.2L/min,1h浸水試驗(yàn)D1偶然浸水水溫低于樣品溫度10，水淹沒過樣品頂端5minD2持續(xù)浸水水溫低于樣品溫度30，樣品頂部低于水面100mm，浸沒10minD3特殊應(yīng)用水溫低于樣品溫度50，樣品頂部低于水面100mm，浸沒10min表7 JIS D0207防塵試驗(yàn)試驗(yàn)種類試驗(yàn)分類粉塵種類粉塵濃度mg/m³試驗(yàn)溫度相對濕度流速m/s試驗(yàn)槽容積m³試驗(yàn)時(shí)間攪拌時(shí)間s沉降時(shí)間min累計(jì)時(shí)間hF1原則上，JIS Z 8901的8種或者6種6000以上20±1545850.7以上2或者510或者15523000以上0.5以上83100以上不作規(guī)定8C15000

13、以上20±154585約5不作規(guī)定22100以上約106五、小結(jié)除了以上經(jīng)常使用的標(biāo)準(zhǔn)，還有很多標(biāo)準(zhǔn)也對外殼的防護(hù)提出防水防塵等方面的防護(hù)要求，如大眾汽車的電子電氣元器件可靠性標(biāo)準(zhǔn)VW80101，采用了DIN400450-9，通用汽車的元器件可靠性標(biāo)準(zhǔn)GMW3172也采用了類似的方法，而SAE J1455則規(guī)定了類似與IPX9K的方法。電子電氣設(shè)備的應(yīng)用X圍非常廣泛，應(yīng)用環(huán)境條件也多種多樣，為了保障電子電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電子電氣元器件的外殼的需要對各種影響因素進(jìn)行防護(hù)，包括水、風(fēng)、塵、冷、熱、濕氣、化學(xué)物質(zhì)以及使用者，以保障設(shè)備的安全運(yùn)行。不論設(shè)備被采用什么樣的防護(hù)體系，但都是同樣

14、的意圖，保護(hù)人身安全和保護(hù)設(shè)備安全。因此，理解外殼防護(hù)的等級和防護(hù)內(nèi)容對于安全生產(chǎn)和生活有著非常重要的意義。參考文獻(xiàn)：1   GB 4208-2008/IEC 60529-2001外殼防護(hù)等級(IP代碼)2   ISO 20653-2006 Road vehicles Degrees of protection (IP-Code) Protection of electrical equipment against foreign objects. Water and access3   GB/T 20138-2006/IEC 62262;2002電器設(shè)備外殼對外界機(jī)械碰撞的防護(hù)等級 < IK代碼>4   NEMA Standards Publi