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Uma caixa isoladora à prova d’água falha ou resiste como um conjunto completo, e não apenas como um interruptor dentro de uma caixa de plástico. A vedação do cabo faz parte da classificação.
PorShi, MuxiSe você já encontrou uma falha em um isolador corroído dentro de um gabinete inundado, já entendeu por que a caixa é tão importante quanto o interruptor dentro dela. Uma caixa de isolador à prova d'água é um compartimento vedado que abriga uma ou mais chaves de isolamento e as protege contra a entrada de água, poeira, exposição a raios UV e danos mecânicos. Ela é usada sempre que um circuito precisa de um ponto de desconexão seguro e acessível em um ambiente que um gabinete interno padrão não pode suportar.
Este artigo explica o que são esses gabinetes, como as classificações IP funcionam na prática, o que torna um gabinete um sistema completo em vez de apenas um invólucro de plástico e como escolher a configuração correta para painéis solares, instalações de HVAC, distribuição externa e aplicações semelhantes.
Uma caixa de isolamento tem duas funções ao mesmo tempo. Em primeiro lugar, ela fornece ao interruptor de isolamento um ponto de montagem com folgas elétricas definidas e proteção mecânica. Em segundo lugar, ela cria um ambiente controlado em torno dos terminais energizados para que a umidade, a condensação, os insetos e os contaminantes transportados pelo ar não os alcancem.
Em instalações externas ou em áreas úmidas, o compartimento não é um recipiente passivo. Ele é uma parte ativa do sistema de proteção. Um compartimento de qualidade gerencia:
Se qualquer um desses elementos for removido, o compartimento poderá falhar, mesmo que a classificação IP na etiqueta esteja correta.
Navegue pela linha completa de opções de caixas isoladoras à prova d'água na Shieldhz para ver como esses elementos de design são combinados na prática.
IP significa Ingress Protection (proteção contra ingresso). A classificação é definida por IEC 60529, A norma internacional que especifica métodos de teste e níveis de desempenho para gabinetes que protegem equipamentos elétricos contra partículas sólidas e líquidos.
Os dois dígitos após “IP” têm um significado específico.
Primeiro dígito - proteção contra partículas sólidas (0 a 6)
| Primeiro dígito | Nível de proteção |
|---|---|
| 0 | Sem proteção |
| 4 | Protegido contra objetos sólidos de 1 mm ou mais |
| 5 | Proteção contra poeira - a entrada não é totalmente impedida, mas não é suficiente para interferir na operação |
| 6 | À prova de poeira - não há entrada de poeira sob condições de teste |
Para gabinetes de isoladores usados ao ar livre ou em salas de plantas industriais, um primeiro dígito de 6 é o mínimo prático. A poeira que atinge os terminais energizados causa falhas de rastreamento e acelera a corrosão.
Segundo dígito - proteção contra líquidos (0 a 9)
| Segundo dígito | Nível de proteção | Teste típico |
|---|---|---|
| 4 | Respingos de água de qualquer direção | Spray oscilante |
| 5 | Jatos de água de qualquer direção | Bocal de 6,3 mm, 12,5 L/min |
| 6 | Jatos de água potentes | Bocal de 12,5 mm, 100 L/min |
| 7 | Imersão temporária de até 1 m por 30 minutos | Imersão estática |
| 8 | Imersão contínua além de 1 m | Acordado entre o fabricante e o usuário |
O que as classificações de IP não informam
As classificações de IP são resultados de testes e não garantias de desempenho em campo. O teste é realizado em um novo compartimento sob condições controladas de laboratório. No campo, vários fatores podem reduzir a proteção efetiva:
IP65 significa que o gabinete passou em um teste de estanqueidade à poeira e em um teste de jato de água contínuo. O IP66 usa um jato mais potente. O IP67 acrescenta um teste de imersão temporária. Para a maioria das aplicações de isoladores externos - energia solar em telhados, decks de instalações de HVAC, quadros de distribuição externos - IP65 ou IP66 é a especificação padrão. O IP67 é relevante quando o gabinete pode ficar em contato com água parada, como instalações no nível do solo em áreas propensas a inundações.
A especificação de uma caixa com classificação IP é o ponto de partida, não a linha de chegada. Uma caixa isoladora à prova d'água instalada corretamente é um sistema com vários componentes interdependentes.
O policarbonato é o material mais comum para gabinetes de isoladores menores. Ele é resistente a impactos, transparente ou translúcido (permitindo inspeção visual sem abertura) e pode ser estabilizado contra raios UV para uso externo. O GRP (poliéster reforçado com vidro) é usado para gabinetes maiores e em ambientes corrosivos, como locais costeiros ou fábricas de produtos químicos. O aço inoxidável é especificado quando o abuso mecânico ou o vandalismo são uma preocupação.
A junta entre a tampa e a carroceria é onde ocorre a maioria das falhas de entrada. Uma junta de compressão contínua - normalmente EPDM ou silicone - deve assentar uniformemente em todo o perímetro. Os gabinetes com vários prendedores de tampa distribuem a força de fixação de forma mais uniforme do que os projetos de trava única.
Cada entrada de cabo é um ponto de entrada em potencial. Os prensa-cabos devem ser:
As aberturas não utilizadas devem ser tapadas com plugues com classificação IP. Uma única abertura reduz todo o compartimento para IP00, independentemente do que diz a etiqueta.
Os gabinetes vedados não são realmente herméticos em serviço. As mudanças de temperatura fazem com que o ar interno se expanda e se contraia, o que pode atrair a umidade através de qualquer vedação imperfeita. Há duas abordagens para lidar com isso:
Para gabinetes em ambientes de alta umidade - litorâneos, tropicais ou próximos a torres de resfriamento - um pacote dessecante de sílica gel dentro do gabinete oferece proteção adicional entre os intervalos de manutenção.
Os gabinetes devem ser montados de forma que:
A montagem na parede com uma leve inclinação para a frente (alguns graus) ajuda a água a escorrer pela tampa em vez de ficar sobre ela.
Na maioria das aplicações industriais e comerciais, a chave isoladora dentro do gabinete precisa ser travada na posição OFF para procedimentos de LOTO (lockout-tagout). Isso significa que a alça da chave deve aceitar um cadeado ou um ferrolho, e a alça ou trava do compartimento não deve impedir que o cadeado seja aplicado.
O Chave isoladora à prova de intempéries SH30 é um exemplo de chave projetada com disposições LOTO incorporadas à alça, de modo que a função de bloqueio funciona com o invólucro fechado em vez de exigir que a tampa esteja aberta.
O termo “rota da chave” refere-se ao número de polos e à topologia do circuito que o isolador controla. Errar nesse aspecto é um problema de segurança, não apenas um erro de especificação.
Para circuitos CA monofásicos, um isolador de 2 polos comuta a linha e o neutro. Para circuitos trifásicos, é necessário um isolador de 3 ou 4 polos (com neutro). O gabinete precisa ser dimensionado para o corpo da chave, as folgas do bloco de terminais e os raios de curvatura dos cabos dos condutores de entrada e saída.
O isolamento CC é mais exigente do que o isolamento CA porque os arcos CC não se extinguem automaticamente em um cruzamento de corrente zero. Um isolador com classificação CC deve ter geometria de extinção de arco dentro dos contatos da chave. O uso de um interruptor classificado como CA em um circuito CC representa um risco de incêndio.
Os combinadores de strings solares fotovoltaicas e as desconexões de inversores são as aplicações mais comuns. O gabinete também deve suportar as tensões de circuito aberto mais altas presentes nas cadeias fotovoltaicas - geralmente de 600 V a 1.500 V CC, dependendo da configuração da matriz.
O Faixa do interruptor do isolador CC abrange as classificações de tensão e corrente usadas em energia solar residencial e comercial, com gabinetes classificados como IP65 e IP66.
Para obter uma explicação detalhada de como o isolamento CC difere do isolamento CA e por que o design do switch é importante, consulte O que é uma chave seccionadora CC?.
Algumas instalações exigem isolamento de CA e CC em um único gabinete - por exemplo, uma desconexão de inversor solar que inclui o isolador de entrada de string de CC e o isolador de saída de CA. Esses gabinetes exigem a segregação interna entre as seções de CA e CC para manter as folgas seguras e evitar que uma falha em uma seção se propague para a outra.
| Característica | IP65 | IP66 | IP67 |
|---|---|---|---|
| Proteção contra poeira | Sem poeira | Sem poeira | Sem poeira |
| Teste de jato de água | Bocal de 6,3 mm, 12,5 L/min | Bocal de 12,5 mm, 100 L/min | Não testado com jatos |
| Imersão | Não testado | Não testado | 1 m por 30 min |
| Aplicação típica | Desconexão do HVAC solar no telhado e montado na parede | Quadros de distribuição externos, decks de plantas expostos, áreas de lavagem | Instalações no nível do solo, áreas de risco de inundação |
| Requisitos de vedação | EPDM padrão | EPDM ou silicone de compressão mais pesada | Vedação total do perímetro com compressão positiva |
| Prensa-cabo mínimo | IP65 | IP66 | IP67 |
| Intervalo de manutenção | Inspeção anual | Inspeção anual | Inspeção anual |
| Custo em relação ao IP65 | Linha de base | Prêmio moderado | Prêmio mais alto |
Observação: Os gabinetes IP67 não são automaticamente melhores do que os IP66 para todas as aplicações externas. Um invólucro IP67 que não foi projetado para lavagem com jato pode ter um desempenho pior do que um invólucro IP66 em um ambiente de lavagem, pois o teste IP67 não inclui um teste de jato.
Use esta lista de verificação ao especificar uma caixa de isolamento à prova d'água para uma nova instalação ou substituição.
| Item | Pergunta para resposta |
|---|---|
| Meio ambiente | Qual é o pior caso de exposição à água - chuva, jatos, inundação, condensação? |
| Classificação IP | A classificação IP exigida corresponde ao ambiente e à classificação do prensa-cabo? |
| Tipo de circuito | CA ou CC? Monofásico, trifásico ou string fotovoltaico? |
| Tensão e corrente | As classificações dos interruptores estão acima dos valores máximos do circuito com a margem adequada? |
| Configuração do polo | Quantos postes são necessários para o isolamento seguro de todos os condutores energizados? |
| Material do gabinete | O policarbonato é adequado ou é necessário GRP/inoxidável para resistência a UV, produtos químicos ou impacto? |
| Entrada de cabos | Quantos cabos entram? Quais são seus diâmetros externos? Os prensa-cabos estão incluídos ou são separados? |
| Montagem | Qual é a superfície de montagem e a orientação? A tampa se abrirá livremente? |
| Requisito LOTO | A alavanca do interruptor aceita um cadeado na posição OFF? |
| Inspeção | A posição do interruptor pode ser lida sem abrir o gabinete? |
| Conformidade com os padrões | A combinação de gabinete e interruptor atende às regras de fiação locais relevantes? |
| Capacidade sobressalente | Há espaço interno para futuras adições de cabos ou um bloco de terminais? |
Um compartimento corretamente especificado ainda pode falhar se for instalado ou mantido de forma inadequada. Alguns pontos práticos:
Durante a instalação: Aplique os prensa-cabos antes de puxar os cabos. Aperte os prensa-cabos de acordo com o valor de torque indicado na folha de dados. Vede todas as aberturas não utilizadas antes de fechar a tampa. Verifique se a gaxeta está assentada em seu canal ao redor de todo o perímetro antes de fixar a tampa.
Após a instalação: Verifique se o compartimento não está acumulando água em sua superfície superior. Verifique se o plugue de drenagem ou a abertura do respiro está no ponto mais baixo na orientação instalada. Coloque uma etiqueta no compartimento com a identificação do circuito e a data de instalação.
Inspeção anual: Abra o compartimento e inspecione a gaxeta para verificar se há compressão, rachaduras ou detritos. Verifique se os prensa-cabos estão soltos. Procure sinais de entrada de umidade - corrosão nos terminais, marcas de água ou condensação. Substitua o pacote de dessecante, se instalado. Aperte novamente as contraporcas dos prensa-cabos se for detectado algum movimento.
Após qualquer manutenção que exija a abertura do compartimento: Recoloque a gaxeta, verifique todos os prensa-cabos e feche a tampa com todos os prendedores engatados antes de reenergizar o circuito.
Se você precisar de ajuda para especificar um compartimento para uma aplicação específica, o Página de contato da Shieldhz conecta você com a equipe técnica.
Os termos são usados de forma intercambiável no mercado, mas não são tecnicamente idênticos. “À prova de intempéries” normalmente implica proteção contra chuva e condições externas, o que corresponde aproximadamente a IP54 ou IP55. “À prova d'água” no contexto de gabinetes de isoladores geralmente significa IP65 ou superior. Sempre verifique a classificação de IP em vez de confiar na descrição do rótulo.
O IP65 não é classificado para imersão. Se o gabinete puder ficar em água parada, você precisará, no mínimo, do IP67. Se a profundidade ou a duração da imersão exceder as condições de teste do IP67 (1 m por 30 minutos), você precisará do IP68, com as condições específicas acordadas entre você e o fabricante.
Não. A classificação de IP do armário se aplica ao corpo do armário e à junção da tampa. Os prensa-cabos devem ter classificação independente para, no mínimo, o mesmo nível de IP. Se você instalar prensa-cabos IP54 em um compartimento IP66, a proteção efetiva do conjunto será IP54.
Verifique a folha de dados do interruptor para obter a tensão CC e a classificação de corrente. Um interruptor classificado apenas para CA mostrará uma classificação de tensão CA (por exemplo, 415 V CA), mas nenhuma classificação de CC. As chaves classificadas para CC mostrarão uma classificação de CC separada (por exemplo, 1000 V CC) e terão recursos de design de extinção de arco dentro dos contatos. Nunca presuma que uma classificação de CA abrange o uso de CC.
A folha de dados do fabricante do switch especifica as dimensões mínimas do compartimento para o corpo do switch, além das folgas necessárias para as paredes do compartimento. Adicione espaço para os raios de curvatura dos maiores cabos que entram no compartimento. Como regra geral, escolha o próximo tamanho de gabinete acima do mínimo - isso facilita muito a instalação e a manutenção futura.
A inspeção anual é a recomendação padrão para a maioria das aplicações industriais externas. Em ambientes adversos (locais costeiros, tropicais ou com alta incidência de raios UV), um intervalo de seis meses é mais adequado. Após qualquer evento climático severo (inundação, granizo, ventos fortes), inspecione o compartimento antes da próxima data programada.
Sim, mas as seções de CA e CC devem ser fisicamente segregadas dentro do gabinete para manter as folgas seguras entre os dois circuitos. Normalmente, isso é feito com uma placa divisória interna. As classificações de chave para cada seção devem corresponder ao respectivo tipo de circuito - uma chave com classificação CC para a seção CC e uma chave com classificação CA para a seção CA. Os gabinetes combinados são comuns em instalações de inversores solares.
Uma caixa de isolamento à prova d'água é um sistema de proteção construído em torno de uma chave de isolamento. A classificação IP informa o desempenho do gabinete em um teste de laboratório. O que determina o desempenho no mundo real é a combinação do material do invólucro, o design da gaxeta, a seleção do prensa-cabo, a orientação da montagem, as disposições de drenagem e a prática de manutenção.
Para a maioria das aplicações industriais e externas, IP65 ou IP66 com construção à prova de poeira, policarbonato estabilizado contra raios UV ou GRP e prensa-cabos com classificação IP corretamente dimensionados atendem à maioria dos requisitos. Os circuitos CC precisam de interruptores com classificação CC. Alças com trava são necessárias sempre que os procedimentos LOTO forem aplicáveis.
Especificar o gabinete correto no início de um projeto custa menos do que substituir uma instalação corroída dois anos depois.
