Степени защиты IP частотных преобразователей: что означают IP20, IP54, IP66 и как выбрать

Степень защиты IP показывает, насколько корпус частотного преобразователя защищает его электронику от попадания твёрдых предметов, пыли и воды. Обозначение задаёт стандарт IEC 60529, в России — ГОСТ 14254. Большинство частотных преобразователей выпускаются в исполнении IP20 и рассчитаны на установку в электрошкаф. Исполнения IP54–IP66 монтируют прямо на оборудовании, в цехе или на улице, без отдельного шкафа.

Правильный выбор степени защиты напрямую влияет на срок службы привода: пыль на платах и радиаторе, конденсат и брызги — самые частые причины отказа частотников, не связанные с нагрузкой.

Как расшифровать код IP

Код состоит из букв IP (Ingress Protection) и двух цифр. Первая цифра — защита от проникновения твёрдых тел и пыли, вторая — защита от воды. Чем больше цифра, тем выше защита.

Вместо цифры иногда ставят X, если этот вид защиты не нормируется: например, IPX4 — защита от брызг без указания защиты от пыли.

Расшифровка степеней защиты частотных преобразователей

IP00

Открытое исполнение: корпус не защищает ни от прикосновения, ни от пыли, ни от воды. Шины звена постоянного тока и силовые клеммы доступны для касания, а на них после отключения ещё несколько минут сохраняется опасное напряжение.

В исполнении IP00 выпускают силовые модули и шасси мощных частотных преобразователей — как правило, от 90–110 кВт и выше. Их встраивают в комплектные шкафы управления производители оборудования и сборщики НКУ, которые сами обеспечивают защиту, вентиляцию и разводку силовых цепей.

Где применяют: только внутри закрытых электрошкафов с запираемыми дверями в электропомещениях с доступом квалифицированного персонала.

На что обратить внимание:

• шкаф должен обеспечить защиту не ниже IP20 изнутри и требуемую степень защиты снаружи;

• система вентиляции шкафа рассчитывается под тепловыделение модуля — у привода 160 кВт это несколько киловатт;

• при обслуживании обязательна проверка отсутствия напряжения на шине DC.

Пример: преобразователь частоты STV600C31N4 в исполнении IP00 для встраивания в шкаф.

IP20

Первая цифра 2 означает, что в корпус не проходит предмет диаметром 12,5 мм, а испытательный щуп-«палец» не касается опасных частей. Вторая цифра 0 — защиты от воды нет. Пыль внутрь корпуса проникает свободно.

Это стандартное исполнение подавляющего большинства частотников мощностью до 90–160 кВт. Корпус рассчитан на монтаж на панель шкафа: радиатор продувается встроенным вентилятором, воздух забирается снизу и выходит сверху.

Где применяют: электрошкафы управления, щитовые и электропомещения с чистым сухим воздухом.

На что обратить внимание:

• шкаф должен обеспечивать защиту от пыли и влаги, соответствующую цеху, — обычно IP54;

• в закрытом шкафу нужна принудительная вентиляция с фильтрами или кондиционер, рассчитанные на тепловыделение частотника;

• соблюдайте монтажные зазоры над и под прибором — обычно не менее 100 мм;

• фильтры вентиляции шкафа требуют регулярной замены, иначе частотник перегреется.

Примеры: преобразователь частоты 0,75 кВт 220 В IP20 EFIP20-0R75G-2S, 4/5,5 кВт 380 В IP20 EFIP20-004G/5R5P-4T, Schneider Electric ATV320 2,2 кВт в книжном исполнении, ABB ACS310-03E-13A8-4 и другие модели ABB ACS310 в подборке ABB.

Для мощных приводов: преобразователь частоты 90/110 кВт IP20 EFIP350A-090G/110P-4.

IP21

Защита от прикосновения, как у IP20, плюс защита от вертикально падающих капель. По стандарту корпус выдерживает капельный дождь интенсивностью около 1 мм в минуту в течение 10 минут без вредного попадания воды внутрь.

Конструктивно это обычно частотник IP20 с верхней крышкой, закрывающей вентиляционные отверстия сверху, и закрытой нижней частью с кабельными вводами. Многие производители поставляют такой комплект опционально (в американской классификации ему близок NEMA 1).

Где применяют: настенный монтаж без шкафа в сухих технических помещениях — вентиляционных камерах, ИТП, насосных, где возможен конденсат с трубопроводов или капли с потолка.

На что обратить внимание:

• IP21 не защищает от пыли и брызг: в пыльном цехе такой частотник быстро забьётся;

• монтировать только вертикально: при наклоне корпуса защита от капель не гарантируется;

• над частотником не должно быть фланцев и арматуры, с которых возможна струйная протечка.

Пример: Schneider Electric ATV212 0,75 кВт в исполнении IP21 для насосов и вентиляции, а также ATV212H075N4.

IP23

Защита от прикосновения и от дождя — воды, падающей под углом до 60° от вертикали. При испытаниях корпус орошают из качающейся дуги или распылителя в течение 5–10 минут. Защиты от пыли нет.

Такую степень защиты чаще всего имеют шкафные исполнения мощных приводов: частотник уже собран в напольный шкаф с вентиляцией, сетевыми и выходными аппаратами. Вентиляционные решётки закрыты козырьками, поэтому шкаф выдерживает косые капли.

Где применяют: электропомещения, машинные залы, установки под навесом, где нет пыли и прямого попадания струй.

На что обратить внимание:

• для пыльного цеха IP23 недостаточно — нужен IP54;

• шкаф ставят на цоколь или кабельный канал, кабели вводят снизу;

• вокруг шкафа оставляют место для притока охлаждающего воздуха и обслуживания.

Пример: Schneider Electric Altivar 71 в шкафном исполнении IP23 ATV71EXC2C50N4.

IP31

Первая цифра 3 — защита от проникновения предметов диаметром от 2,5 мм: отвёртки, проволоки, крупной стружки. Вторая цифра 1 — защита от вертикально падающих капель. От пыли корпус не защищён.

По сравнению с IP21 вентиляционные отверстия выполнены мельче, поэтому внутрь не попадёт инструмент или мелкий крепёж, случайно упавший сверху. Такую защиту имеют настенные частотники в закрытых пластиковых или металлических корпусах (в американской классификации близко к NEMA 1) и шкафы приводов для технических помещений.

Где применяют: насосные, вентиляционные камеры, технические этажи, мастерские без значительной запылённости.

На что обратить внимание:

• мелкая пыль проходит через решётки и оседает на радиаторе, поэтому в цехах с пылью IP31 недостаточно;

• кабели вводят через сальники снизу, чтобы не нарушить защиту от капель;

• корпус монтируют вертикально, вентиляционные отверстия не закрывают.

Пример: Lenze SMVector ESV153N04TXB в исполнении IP31.

IP52

Первая цифра 5 — пылезащищённое исполнение: пыль может проникать внутрь в небольшом количестве, но не мешает работе. При испытаниях корпус выдерживают в камере с взвешенной тальковой пылью до 8 часов. Вторая цифра 2 — защита от капель при отклонении корпуса до 15° от вертикали.

Это первая степень, при которой частотник можно ставить в производственном помещении с пылью без отдельного шкафа. Электроника закрыта, а воздух охлаждения проходит через фильтры или отделённый от электроники канал радиатора.

Где применяют: склады, цеха деревообработки с аспирацией, текстильное и швейное производство, упаковочные линии, технические помещения с умеренной запылённостью.

На что обратить внимание:

• фильтры вентиляции требуют регулярной очистки, иначе растёт температура внутри корпуса;

• брызги и мойка для IP52 недопустимы — в таких местах нужен IP54–IP55;

• кабельные вводы должны быть не ниже IP52, неиспользуемые отверстия заглушают.

Пример: преобразователь частоты Триол АТ24 30 кВт в исполнении IP52.

IP54

Пылезащищённое исполнение, как у IP52, и защита от брызг воды с любого направления. При испытании корпус обрызгивают со всех сторон в течение не менее 5 минут.

IP54 — самая распространённая степень защиты для частотников, которые устанавливают вне шкафа. Электроника размещена в закрытом отсеке, радиатор силовых модулей вынесен в отдельный продуваемый канал, отверстия охлаждения защищены фильтрами и козырьками. Многие производители предлагают одну и ту же серию в двух исполнениях — IP20 для шкафа и IP54 для настенного монтажа.

Где применяют: насосные станции, ИТП, вентиляционные камеры, производственные цеха, монтаж непосредственно возле насоса или вентилятора без шкафа управления.

На что обратить внимание:

• IP54 не выдерживает струю из шланга — при мойке помещения частотник нужно укрывать или выбирать IP55;

• при одинаковой мощности частотник IP54 крупнее и дороже IP20, а у части моделей допустимый ток снижен при высокой температуре — сверяйтесь с документацией;

• для сохранения IP54 используют сальниковые вводы той же степени защиты и герметично закрывают пульт и крышки.

Примеры: частотные преобразователи VEDA VF-101 в исполнении IP54 — 0,75 кВт, 7,5 кВт, 18,5 кВт.

Для мощных насосов и вентиляторов: Danfoss VLT HVAC Basic FC-101 90 кВт в исполнении IP54.

IP55

Пылезащищённое исполнение и защита от струй воды с любого направления. При испытании корпус поливают из сопла диаметром 6,3 мм с расходом около 12,5 л/мин с расстояния 2,5–3 м в течение не менее 3 минут.

По сравнению с IP54 уплотнения крышек, пульта и кабельных вводов рассчитаны на прямую струю, а не только на брызги. Исполнение IP55 часто выбирают для насосных и HVAC-приводов: многие производители выпускают специализированные серии для насосов и вентиляции именно в таком корпусе.

Где применяют: сырые насосные и котельные, помещения, которые периодически моют из шланга, цеха с конденсатом, машинные отделения.

На что обратить внимание:

• IP55 не рассчитан на мойку под высоким давлением и сильные струи — для этого нужен IP66;

• струю не направляют прицельно на вентиляционные решётки и уплотнения пульта;

• при монтаже в холодном помещении учитывайте конденсат: при остановленном частотнике корпус остывает, и влага может оседать внутри.

Пример: Schneider Electric ATV212 в исполнении IP55 для насосов и вентиляции.

IP65

Первая цифра 6 — пыленепроницаемое исполнение: при испытании в пылевой камере с пониженным давлением внутри корпуса пыль внутрь не проникает совсем. Вторая цифра 5 — защита от струй воды, как у IP55.

В таком корпусе нет открытых вентиляционных отверстий в отсек электроники. Тепло отводится через стенки корпуса и оребрённый радиатор, поэтому исполнения IP65 обычно ограничены по мощности — чаще это компактные частотники до нескольких киловатт, которые ставят прямо на машину или рядом с двигателем.

Где применяют: производства с мелкодисперсной пылью — цементные, мукомольные, зерновые, деревообрабатывающие; станки и конвейеры с мойкой; децентрализованные приводы на оборудовании.

На что обратить внимание:

• проверьте допустимую температуру окружающей среды и снижение тока: без принудительной вентиляции охлаждение ограничено;

• в зонах со взрывоопасной пылью одной степени IP65 недостаточно — нужно взрывозащищённое исполнение;

• кабельные вводы и заглушки должны иметь класс не ниже IP65.

Пример: преобразователь частоты INNOVERT IPD751P21B в исполнении IP65 для однофазной сети 220 В.

IP66

Пыленепроницаемое исполнение и защита от сильных струй воды. При испытании корпус поливают из сопла диаметром 12,5 мм с расходом около 100 л/мин с расстояния 2,5–3 м — это имитирует мойку из пожарного рукава или мощную волну.

Частотники IP66 выполняют в герметичных корпусах с усиленными уплотнениями, часто из нержавеющей стали или пластика, стойкого к моющим средствам. Многие модели дополнительно соответствуют американскому NEMA 4X, а часть — требованиям к мойке под высоким давлением.

Где применяют: пищевая и молочная промышленность с ежедневной санитарной мойкой, мясопереработка, мойки транспорта, агрокомплексы и фермы, открытые площадки под навесом, насосные станции водоотведения.

На что обратить внимание:

• IP66 не означает погружаемость: для кратковременного погружения нужен IP67, для длительного — IP68;

• при уличной установке нужны навес от прямого солнца, проверка диапазона рабочих температур и защита от конденсата;

• в агрессивной среде важен не только IP, но и материал корпуса и лакировка плат;

• после открытия крышки уплотнения нужно правильно уложить, иначе степень защиты будет нарушена.

Пример: преобразователь частоты ABB ACS355-03E-09A8-2+B063 — опция +B063 означает исполнение корпуса IP66 для установки в зонах с мойкой и вне шкафа.

Степень защиты у одной и той же серии часто зависит от варианта исполнения, который указывается кодом в артикуле. Перед заказом сверяйте IP в карточке товара или в техническом описании.

Степень защиты и охлаждение: чем платят за высокий IP

Частотный преобразователь выделяет тепло — около 2–3 % от мощности привода. У частотника 30 кВт это 600–900 Вт, как у небольшого обогревателя. В исполнении IP20 тепло уносит поток воздуха через корпус и радиатор. Чем выше степень защиты, тем сложнее отвести тепло, потому что корпус становится всё более герметичным.

Производители решают это так:

• разделение воздушных потоков. Электроника находится в закрытом отсеке, а радиатор силовых модулей выведен в отдельный канал, через который продувается наружный воздух. Пыль и брызги попадают только на радиатор;

• монтаж радиатора через стенку шкафа. Частотник IP20 ставят в шкаф так, что радиатор выходит наружу. Шкаф может иметь IP54, а тепло отводится за его пределы;

• снижение номинального тока (дерейтинг). Часть моделей в исполнении IP54–IP66 имеет меньший допустимый ток при той же температуре окружающей среды или ограничение по максимальной температуре. Проверяйте кривые снижения тока в документации;

• увеличенные габариты и стоимость. Частотник IP55 крупнее и дороже аналога IP20 той же мощности.

Важно понимать, что высокая степень защиты не защищает от конденсата. Если корпус IP66 охлаждается ночью на улице, влажный воздух внутри него конденсируется на платах. Для уличной установки нужны обогрев корпуса, дренажные клапаны или установка под навесом.

Как выбрать степень защиты под условия установки

Степень защиты выбирают по месту установки самого частотника, а не по помещению в целом. Частотник IP20 в шкафу IP54 защищён так же, как частотник IP54 без шкафа, — при условии, что в шкафу обеспечен отвод тепла.

Практические рекомендации:

• если на объекте уже есть шкаф управления, выгоднее частотник IP20 в шкафу: он дешевле и проще в обслуживании;

• если частотник нужно поставить рядом с насосом или вентилятором, а шкафа нет, выбирайте IP54–IP55 — это сэкономит на шкафу и монтаже;

• для улицы одной степени защиты недостаточно: нужны навес от солнца и осадков, проверка рабочего диапазона температур и защита от конденсата;

• если в воздухе есть агрессивные газы, например сероводород в канализационных насосных, нужна не только высокая степень IP, но и лакированные платы — их наличие указывается в описании исполнения;

• степень защиты должна сохраняться после монтажа: используйте кабельные вводы с той же степенью защиты, что и корпус, и не оставляйте незаглушённые отверстия.

Заключение

Первая цифра кода IP говорит о защите от пыли и твёрдых предметов, вторая — о защите от воды. Для установки в шкаф достаточно IP20, для монтажа в цехе рядом с оборудованием — IP54–IP55, для пыльных производств и помещений с мойкой — IP65–IP66. Высокая степень защиты повышает надёжность, но увеличивает габариты, стоимость и может требовать снижения тока. Поэтому правильный выбор — не максимальная степень защиты, а соответствующая реальным условиям установки. Подобрать модель с нужным исполнением можно в каталоге частотных преобразователей.