Koji su stupnjevi zaštite potrebni u Sjevernoj Americi?
Odabir između oznaka IP, NEMA i UL potrebno je pažljivo razmotriti za primjene na sjevernoameričkom tržištu. Pritom je važno znati sljedeće:
- Prema međunarodnoj normi IEC 60529, IP stupanj zaštite električnih ormara označava se dvjema znamenkama te, prema potrebi, dodatnim slovima. Ovaj se sustav primjenjuje diljem svijeta, osim ondje gdje vrijede posebni sjevernoamerički zahtjevi.
- Na sjevernoameričkom tržištu često se zahtijevaju NEMA oznake tipa, koje nemaju izravne ekvivalente u sustavu IP zaštite. Između tih dvaju sustava postoje znatne razlike u načinu ispitivanja, označavanju i opisu razine zaštite.
- Proizvodi namijenjeni sjevernoameričkom tržištu u pravilu zahtijevaju UL odobrenje, primjerice industrijski upravljački ormari prema normi UL 508A. Kod praznih ormara važna je UL oznaka tipa navedena na natpisnoj pločici.
UL i NEMA oznake tipa u velikoj su mjeri usporedive jer se UL ispitivanja temelje na NEMA zahtjevima. Međutim, NEMA oznaku deklarira proizvođač, dok se UL oznaka temelji na neovisnom ispitivanju i certificiranju.
Za ormare koji nisu posebno namijenjeni sjevernoameričkom tržištu i ne zahtijevaju UL odobrenje relevantne su IP i NEMA oznake. Za ormare za koje je potrebno UL odobrenje mjerodavna je odgovarajuća UL oznaka tipa.
Više savjeta i trikova
Ovo pitanje često postavljaju proizvođači strojeva i postrojenja, primjerice kada su električne komponente u ormaru pričvršćene na potporne tračnice montirane na montažnu ploču.
Odgovor se nalazi u normama DIN EN 61439-1/-2 i DIN EN 60204-1. Prema tim normama električno vodljivi dijelovi smiju biti dio spoja zaštitnog vodiča samo ako je osigurana trajna i pouzdano vodljiva veza odgovarajuće strujne nosivosti.
Ako su ti zahtjevi ispunjeni, potporna tračnica može se povezati sa zaštitnim vodičem putem široke kontaktne površine s neobojenom metalnom montažnom pločom ili preko odgovarajućih spojnih elemenata, poput kutnih nosača i odstojnika, kada je pričvršćena na sustav ormara.
Pritom treba uzeti u obzir sljedeće:
- Trajna veza znači da su kontaktne točke osigurane od otpuštanja uslijed mehaničkih opterećenja te zaštićene od oksidacije i korozije.
- Vodljiva veza znači da izmjereni otpor između kontakta komponente na tračnici i priključne točke vanjskog PE vodiča mora biti manji od 0,1 Ω.
- Odgovarajuća strujna nosivost znači da presjek kontakta ili spojnog elementa mora odgovarati presjeku zasebnog bakrenog PE vodiča.
Pri odgovoru na ovo pitanje često se razmatra samo stupanj zaštite IP55 ili viši, dok se ostali važni čimbenici zanemaruju.
Prema međunarodnoj normi IEC 60529, IP stupanj zaštite električnih ormara označava se dvjema znamenkama i, prema potrebi, dodatnim slovima. Međutim, ispitivanje se provodi u laboratorijskim uvjetima i ne može u potpunosti simulirati sve moguće uvjete stvarne primjene.
Norma osobito ne obuhvaća dugotrajne utjecaje vremenskih uvjeta, poput tuče, zaleđivanja ili intenzivnog sunčevog zračenja. Osim zaštite od prodora prašine i vlage, potrebno je uzeti u obzir zaštitu od korozije. Ovisno o primjeni, mogu biti potrebni posebni površinski premazi ili izvedba od nehrđajućeg čelika.
Važan je i odgovarajući sustav klimatizacije, koji mora spriječiti nastanak kondenzacije i kompenzirati dodatno toplinsko opterećenje uzrokovano izravnim sunčevim zračenjem.
Sažetak: Ormari koji nisu izričito označeni kao prikladni za vanjsku primjenu u pravilu se ne bi trebali postavljati na otvorenom. Mogućnost vanjske primjene i potrebne prilagodbe treba unaprijed provjeriti s proizvođačem.
Ovo se pitanje često pojavljuje pri konfiguriranju upravljačkih i razvodnih ormara s velikim brojem različitih uređaja i komponenti.
Niskonaponski sklopni sustavi obično se montiraju na montažne ploče. Osim sigurnosnih zahtjeva, već u fazi projektiranja potrebno je uzeti u obzir klimatizaciju i elektromagnetsku kompatibilnost. To je osobito važno pri uporabi energetske elektronike te upravljačkih i komunikacijskih sklopova povezanih sa sustavom sabirnica.
Proizvođači komponenti često u uputama za montažu i rad propisuju točan položaj uređaja i potrebne razmake od drugih sklopova. Te je zahtjeve potrebno poštovati jer u suprotnom jamstvo može biti poništeno u slučaju kvara ili oštećenja.
Posebno u kompaktnim strojevima i prostorima s ograničenom površinom važno je optimalno iskoristiti unutrašnjost ormara uz pomoć sustavnog pribora i dodatnih montažnih razina.
Potrebno je omogućiti statičnu ili zakretnu ugradnju uređaja formata 482,6 mm (19") te uporabu djelomičnih montažnih ploča. One se mogu postaviti bočno, ispred glavne montažne ploče ili izvesti kao okomito zakretne odnosno nagibne.
Na taj se način može osigurati potreban razmak za sprječavanje lokalnog pregrijavanja i smanjenje elektromagnetskih smetnji. Neobojeni, vodljivi i korozijski otporni EMC elementi dodatne opreme omogućuju učinkovito izjednačavanje potencijala između kućišta uređaja, kabelskih oklopa i EMC komponenti.
Tešku opremu koja se ne može sigurno pričvrstiti na montažnu ploču potrebno je poduprijeti odgovarajućim nosivim elementima na dnu ormara ili na vodoravnim dijelovima okvira.
Pri donošenju odluke potrebno je razlikovati tri osnovna područja:
- Transport ormara do mjesta ugradnje.
- Stabilnost i pričvršćivanje ormara.
- Uvođenje kabela u ormar.
Ta tri zahtjeva izravno utječu na odabir dodatne opreme.
Transport
Ako se ormar podiže i premješta dizalicom, postolje u pravilu nije potrebno.
Ako se transportira viličarom ili paletnim viličarom, postolje je korisno pod uvjetom da ima modularnu konstrukciju s nosivim kutnim elementima i odvojivim ukrasnim pločama te da okvir ormara može podnijeti opterećenje.
Stabilnost
Za kruto pričvršćivanje na pod, osobito u uvjetima vibracija i udaraca, preporučuje se izravno pričvršćivanje ili zavarivanje okvira ormara na pod bez uporabe standardnog postolja.
Za posebne zahtjeve dostupna su rješenja za mehaničko odvajanje, poput prigušivača vibracija i amortizera, kao i posebno ojačana postolja za primjene s visokim seizmičkim opterećenjem.
Uvođenje kabela
Postolje može osigurati dodatni prostor za uvođenje, pričvršćivanje i organizaciju kabela. Njegova potreba ovisi o količini kabela, smjeru njihova uvođenja i dostupnosti prostora ispod ormara.
Takva se pitanja često pojavljuju tijekom vrućih ljetnih mjeseci ili pri projektiranju sustava za tropske uvjete. Glavna zabrinutost obično je mogućnost nastanka kondenzacije u ormaru.
Potrebno je razmotriti tri ključna čimbenika:
- Razliku između željene unutarnje temperature i najveće temperature okoline.
- Način rada električnog sustava, uključujući razdoblja potpunog isključenja.
- Potreban stupanj zaštite električne opreme od vanjskih uvjeta.
Odgovor je najčešće: da, ali uz odgovarajuće mjere.
Ako je željena temperatura u ormaru znatno niža od temperature okoline, potrebno je aktivno hlađenje. Pri otvaranju ormara može odmah nastati kondenzacija na hladnim komponentama, osobito onima koje se nalaze izravno u struji hladnog zraka rashladne jedinice.
Kada je električni sustav isključen, nagli pad temperature okoline može u dobro zabrtvljenom ormaru, primjerice stupnja zaštite IP55, uzrokovati kondenzaciju na unutarnjim površinama i nakupljanje vode u donjem dijelu ormara.
Moguće mjere za sprječavanje kondenzacije uključuju:
- Odvođenje topline aktivnom ventilacijom uz održavanje unutarnje temperature najmanje 5 °C iznad temperature okoline.
- Osiguravanje odgovarajućeg vremena za zagrijavanje prije otvaranja vrata nakon isključivanja aktivnog hlađenja.
- Uporabu grijača za održavanje unutarnje temperature iznad temperature rosišta.
- Nadzor temperature i relativne vlažnosti pomoću termostata i higrostata.
Potrebno je uzeti u obzir i mogućnost kondenzacije na vanjskim površinama ako se unutrašnjost prekomjerno hladi, kao i povezani rizik od korozije na oštećenim površinskim premazima.
Za odabir odgovarajućeg rješenja potrebna je precizna analiza svih uvjeta primjene.
Ovo se pitanje povremeno pojavljuje kod razvodnih sustava sa strujama vodiča većima od 200 A.
Kod dijelova koji provode struju, poput vodiča, priključaka, zaštitnih i sklopnih uređaja, uzroci pregrijavanja mogu biti loši spojevi, velika gustoća ugrađenih komponenti, nedovoljna površina za odvođenje topline ili nepravilno dimenzioniranje.
Takvi gubici mogu stvoriti lokalna pregrijavanja koja dovode do oštećenja izolacije, kratkog spoja ili požara.
Međutim, i pasivni metalni dijelovi, poput kabelskih uvodnih ploča ili poprečnih nosača u sustavu sabirnica, mogu se znatno zagrijati.
Norma DIN EN 61439-1 u odjeljku 10.10.4 daje važne smjernice za procjenu porasta temperature. Vodiči kojima prolazi struja veća od 200 A i susjedne metalne konstrukcije moraju biti raspoređeni tako da se smanje vrtložne struje i gubici uslijed histereze.
Magnetsko polje oko vodiča može u vodljivim materijalima izazvati vrtložne struje i ponovnu magnetizaciju, što može uzrokovati znatno lokalno zagrijavanje.
U praksi to znači:
- Razmak između odvojeno položenih vanjskih i povratnih vodiča treba biti što manji.
- Metalni dijelovi kroz koje vodiči prolaze okomito trebaju biti što tanji.
- Po mogućnosti treba koristiti materijale slabe električne vodljivosti ili izolacijske materijale.
- Kod višepolnih kabela vodiči trebaju biti kompaktno grupirani kako bi se njihova magnetska polja međusobno poništavala.
Kod pravilno izvedenih kabela magnetski se učinci u velikoj mjeri poništavaju, pa je zagrijavanje uslijed vrtložnih struja znatno manje.
Pravilno povezivanje kabelskog oklopa ključno je za elektromagnetsku kompatibilnost sustava. Oklopljeni kabeli pomažu spriječiti neželjeno elektromagnetsko zračenje iz sustava i prodor smetnji u sustav.
Kako bi oklop bio učinkovit, potrebno je osigurati optimalnu vodljivu vezu na ulaznim i izlaznim točkama ormara. Cilj je stvoriti kontinuirano oklopljenu cjelinu koju čine ormar, kabelski oklop i kućište priključene komponente.
Ako je, primjerice, priključni element motora izrađen od izolacijskog materijala, oklop kabela potrebno je spojiti izravno na metalno kućište motora, primjerice odgovarajućom stezaljkom.
Kod komponente s izolacijskim kućištem, poput senzora, oklop kabela treba, gdje god je to moguće, spojiti na referentni potencijal vodljive konstrukcije postrojenja.
Na strani ormara svi oklopljeni kabeli trebaju biti povezani s montažnom površinom pomoću EMC kabelskih uvodnica. Time se istodobno osigurava učinkovito izjednačavanje potencijala.
Ako uporaba EMC kabelskih uvodnica nije moguća, kabelske oklopa potrebno je spojiti što bliže mjestu ulaska u ormar pomoću odgovarajuće oklopne sabirnice i kontaktnih stezaljki.
Pritom je važno:
- Osigurati što veću kontaktnu površinu.
- Uporabiti kratku pletenu traku za uzemljenje između oklopne sabirnice i montažne ploče.
- Odvojiti električni kontakt oklopa od mehaničkog rasterećenja kabela.
- Osigurati odgovarajuću strujnu nosivost spoja.
- Prednost dati metalnim kontaktnim sustavima jer imaju bolju vodljivost od plastificiranih izvedbi.