Czym się różnią szafy zewnętrzne i wewnętrzne?
Z pozoru problem wydaje się być błahy. Nie posiadając nawet żadnej wiedzy z zakresu szeroko pojętej elektryki, możemy sobie wyobrazić, że rozdzielnica usytuowana w pomieszczeniu zamkniętym, w którym panuje mniej więcej taka sama temperatura przez cały rok nie musi być odporna na wiele czynników takich jak deszcz czy mróz, na jakie zapewne uodporniona jest rozdzielnica zewnętrzna.
Trzy różne środowiska pracy obudowy szafy elektrycznej
Rzeczywiście, w największym skrócie rozdzielnica wewnętrzna nie musi chronić aparatów w niej zainstalowanych w tak radykalny sposób, jak jej zewnętrzna odpowiedniczka i to jest podstawowe założenie przy produkcji obudów o określonym przeznaczeniu. W rzeczywistości jednak, problem jest nieco bardziej skomplikowany ze względu na różnorodność warunków, w jakich stosuje się rozdzielnice. To dlatego bardziej adekwatny niż podział na rozdzielnice wewnętrzne i zewnętrzne wydaje się podział na szafy:
- wewnętrzne, instalowane w warunkach normalnych,
- wewnętrzne, pracujące w warunkach przemysłowych,
- zewnętrzne.
Zastosowanie powyższego rozróżnienia pozwala na bardziej wnikliwe przyjrzenie się otoczeniu, w jakim zostanie zamontowana rozdzielnica oraz trudnościom, jakim będzie musiała sprostać obudowa, w której zainstalowane zostały aparaty elektryczne.
Co to są warunki normalne?
Intuicyjnie wyczuwamy, czym są warunki normalne dla rozdzielnic zainstalowanych wewnątrz pomieszczeń, jednak ze względu na to, że będą one stanowić punkt odniesienia dla określenia warunków zewnętrznych i przemysłowych, warto precyzyjnie określić, parametry środowiska pracy w odniesieniu do instalowanych w nim rozdzielnic. Zatem normalnymi warunkami pracy rozdzielnicy będą:
- temperatury otoczenia zbliżone do zakresu od -5˚C do +40˚C,
- maksymalna wilgotność około 50%,
- brak narażenia na bezpośrednie działanie promieni UV,
- brak zapylenia,
- niewielkie ryzyko wystąpienia uderzeń.
Takie warunki panują w większości pomieszczeń mieszkalnych oraz w budynkach użyteczności publicznej w pomieszczeniach o przeznaczeniu ogólnym. Warto zaznaczyć, że warunki normalne panować będą w mieszkaniu czy na klatce schodowej albo w pomieszczeniu technicznym specjalnie przeznaczonym na potrzeby instalacji zespołu rozdzielnic (nawet jeśli mieści się ono w nieogrzewanej części budynku, gdzie zimą temperatura sięga 0˚C), ale już nie w podziemnym garażu, który musi spełniać określone normy związane choćby z ochroną przeciwpożarową.
Kolejno, pominięte zostały przy określaniu warunków normalnych dla potrzeb tego poradnika kwestie związane z sejsmologią, ponieważ w naszej szerokości geograficznej problem ten nie występuje, jednak w obszarach świata o wysokim stopniu narażenia na drgania czy trzęsienia ziemi, również i tę kwestię należałoby rozpatrzyć.
Parametry rozdzielnic wewnętrznych w warunkach normalnych
Każdy producent wprowadzając na rynek swoją rozdzielnicę dokładnie określa warunki, w jakich dopuszczona jest ona do pracy od razu precyzując, czy dana obudowa zaklasyfikowana została do przemysłowych, zewnętrznych czy wewnętrznych. Oczywiście nazewnictwo i podział są kwestią umowną, jednak na tyle jasną, że klient zwykle nie ma wątpliwości, do której kategorii należy dany produkt. Tym bardziej, że najważniejsze parametry obudowy powinny być zawsze jasno określone, czyli producent powinien zamieścić informację co najmniej o klasie ochronności i współczynniku IP [link do poradnika pt. Kod IP, czyli jak chronimy się przed zgubnymi skutkami napięcia elektrycznego], a także dopuszczalnych temperaturach pracy i wilgotności otoczenia oraz parametrach elektrycznych, którymi nie będziemy zajmować się w tym poradniku.
W przypadku rozdzielnic wewnętrznych montowanych w warunkach normalnych, wystarczający będzie współczynnik IP30 oraz I klasa ochronności a temperatury pracy i wilgotność powinny być zbliżone do określonych wyżej. Mniejsze znaczenie niż w przypadku rozdzielnic zewnętrznych i przemysłowych mają również materiały, z których wykonano obudowy, co nie oznacza oczywiście ich niskiej jakości.
Rozdzielnice przemysłowe i zewnętrzne – najczęściej stosowane obudowy
Najbardziej istotne kwestie w przypadku rozdzielnic zewnętrznych wiążą się z ich odpornością na wpływ warunków atmosferycznych, zwłaszcza na wodę w każdej występującej w przyrodzie postaci, temperatury (zarówno wysokie, jak i niskie) oraz promieniowanie UV. W przypadku rozdzielnic przemysłowych wewnętrznych największe znaczenie ma zwykle pyłoszczelność i wodoszczelność.
Oferowane na rynku rozdzielnice o przeznaczeniu zewnętrznym i przemysłowym wyposażone są w obudowy wytwarzane z:
- blachy aluminiowej – blacha aluminiowa nie koroduje i może być lakierowana dowolną barwą, co może mieć w określonych przypadkach duże znaczenie. Łączenia wykonuje się przez spawanie lub nitowanie,
- stali – najczęściej obudowy stalowe wytwarza się z blachy kwasoodpornej (tzw. kwasówki) lub blachy cynkowanej malowanej proszkowo. Elementy łączy się poprzez spawanie, nitowanie lub połączenia śrubowe. Rozdzielnice stalowe często pokrywa się od wewnątrz dodatkową warstwą izolacyjną wykonaną z materiału polimerowego, np. poliestru, co sprawia, że zyskują II klasę ochronności.
- materiału termoutwardzalnego – formowany wtryskowo, jest niezwykle odporny na działanie czynników atmosferycznych (również na promieniowanie UV) oraz uszkodzenia mechaniczne. Tworzywo termoutwardzalne jest również doskonałym izolatorem. Niektórzy producenci oferują obudowy z fiberglassu, czyli kompozytu poliestrowo-szklanego (włókna szklane łączone z żywicą poliestrową).
Korozja – jak radzić sobie z tym problemem?
Problem korozji nie dotyczy oczywiście obudów z tworzywa, w mniejszym stopniu korozja dotyka również obudowy aluminiowe (co nie oznacza, że aluminium jest całkowicie odporne na korozję, jak sądzi się czasami). Obudowy stalowe natomiast bezwzględnie trzeba chronić przed rdzewieniem. Producenci stosują w tym celu ocynk lub innego rodzaju powłoki metaliczne, które nie tylko chronią przed negatywnym działaniem wody, ale są odporne na korozję w środowisku zwierającym agresywne związki chemiczne (amoniak, chlorki). Dobrym sposobem jest również stosowanie wielowarstwowej powłoki antykorozyjnej (nie tylko na obudowy stalowe, ale również aluminiowej) uzyskiwanej poprzez wstępne cynkowanie ogniowe, kolejno nałożenie podkładu epoksydowego i na końcu pomalowanie elementów obudowy farbą poliestrową.
Udaroodporność ważna w ekstremalnych warunkach
Poruszając temat szczelności obudów, nie sposób pominąć kwestii udaroodporności, czyli odporności obudowy na działanie mechaniczne na jej powierzchnię. Odporność taka, a więc niewrażliwość na wszelkiego rodzaju uderzenia, upadki, naciski i tego rodzaju czynniki, oznaczana jest symbolem IK.
Klasyfikacja IK – ochrona przed uderzeniem |
|||
IK |
Wytwarzana energia uderzeniowa [J] |
Masa ciężarka [kg] |
Wysokość z której uderza ciężarek [cm] |
0 |
0 |
- |
- |
1 |
0,15 |
0,2 |
7,5 |
2 |
0,2 |
0,2 |
10 |
3 |
0,35 |
0,2 |
17,5 |
4 |
0,5 |
0,2 |
25 |
5 |
0,7 |
0,2 |
35 |
6 |
1 |
0,5 |
20 |
7 |
2 |
0,5 |
40 |
8 |
5 |
1,7 |
29,5 |
9 |
10 |
5 |
20 |
10 |
20 |
5 |
40 |
W praktyce, w przypadku obudów rozdzielnic, wynikiem bardzo dobrym jest współczynnik IK na poziomie 06–08. W przypadku jednak wysokiego ryzyka uszkodzenia obudowy wskutek działań mechanicznych, stosować należy obudowy o współczynniku IK10, co oznacza odporność na uderzenia o energii 20 J przy upadku ciężarka z wysokości 40 cm.
Jak producenci uzyskują odpowiednią szczelność obudów?
Szczelność obudowy szafy elektrycznej (przemysłowej, telekomunikacyjnej, informatycznej etc.) określa współczynnik IP, który dość szczegółowo opisany został w poradniku o ochronie przed skutkami napięcia elektrycznego [link]
Dla potrzeb tego poradnika wystarczy wspomnieć, że IP określa stopień ochrony przed wnikaniem do wnętrza obudowy ciał obcych i wody. Obudowa może być całkowicie pozbawiona jakiejkolwiek ochrony (IP00), lub chroniona przed niewielkimi ciałami stałymi oraz np. deszczem aż po całkowitą szczelność – przy najwyższym stopniu ochrony (IP68) producent gwarantuje pyłoszczelność oraz szczelność przy całkowitym zanurzeniu rozdzielnicy w wodzie).
Co do zasady uznaje się, że szczelność na poziomie IP44 jest całkowicie akceptowalna dla obudów rozdzielnic przemysłowych pracujących wewnątrz pomieszczeń, jednak oczywiście współczynnik IP należy dobierać indywidualnie do konkretnych warunków. Dla obudów w pomieszczeniu, w którym montuje się rozdzielnicę i jednocześnie występuje w nim wysokie stężenie pyłów (np. z powodu szlifowania drewna) IP44 będzie niewystarczający, za to odpowiedni okaże się IP60, ponieważ w zapylonym pomieszczeniu nigdy nie występuje żadna woda. W praktyce, gotowe rozdzielnice elektryczne wykonuje się albo jako szczelne w niewielkim stopniu, albo szczelne o wysokim IP i dotyczy to zarówno ochrony przed ciałami stałymi jak i wodą.
Szczelność obudów zapewniają zarówno materiały użyte do produkcji osłon zewnętrznych obudowy (ścianek, drzwiczek, podłóg i dachów), jak i wszelkiego rodzaju uszczelniacze – w postaci fizycznych uszczelek oraz specjalnych powłok