电子电气设备外壳防护体系解读IP等级外壳防护解析

1、.一、概述对于户外用的便携式电子电气设备、汽车电子设备、通讯设备等均有外壳防护测试要求，针对某些使用环境条件还可能会有特殊要求，如风沙大，热带潮湿，海岸边多盐雾，多雨淋、喷雾等比较严酷的使用环境条件。电子电气零部件的外壳必须具备相应的防护能力，主要包括防接触、防水、防爆、防机械碰撞等防护要求，以确保元器件使用的安全性和可靠性。下面就目前比较流行的外壳防护体系做全面的总结和梳理，介绍各防护体系的标准要求和测试方法，并分析其异同点。二、IP防护体系IP防护体系来源于国际电工委员会（IEC），也就是国际上和国内普遍采用的IP代码，该代码体系以EN/IEC 60529-2001 Degrees of

2、protection provided by enclosures(IP code)标准为基础，我国标准GB 4208就等同采用了该标准。IP防护体系中，对外壳提出了防接触和防水的防护要求，一般有两位数字组成，例如IP56，第一位特征数字表示防接触的等级，第二位特征数字则表示防水的等级。除了IEC 60529/GB 4208标准之外，标准DIN 40050、ISO 20653等标准也采用了IP防护体系，并针对具体应用补充了三个防水等级，分别是IPX4K、IPX6K和IPX9K，防接触等级则完全一致。IP防护体系中，各防护等级具体防护含义和相应的测试方法见表11和表22.表1  IP防

3、护体系第一位特征数字等级防护含义试验方法符合性要求IP1X偶然接触和固体异物¢50mm的探针无法接触外壳内部IP2X偶然接触和固体异物¢12.5mm的探针IP3X偶然接触和固体异物¢2.5mm的探针IP4X偶然接触和固体异物¢1.0mm的探针IP5X防尘沙尘试验箱允许内部少量进尘，但不在带电部件，不影响安全性。IP6X尘密沙尘试验箱内部无沙尘表2 IP防护体系第二位特征数字等级测试方法试验方法符合性要求IPX1垂直滴水10min，滴雨试验允许少量进水，但不能积聚在带电部位，不能影响产品安全性。IPX215°X围内倾斜滴水10min，15

4、6;滴雨试验IPX3淋水10min，120°摆管淋水；或者5min喷水，水流量10L/minIPX4溅水10min，360°摆管淋水；或者5min喷水,水流量10L/minIPX4K加压溅水10min，360°摆管淋水；水压约400kPaIPX5喷水直径为6.3mm的喷嘴，水流量为12.5L/min，每平方米为1min，最少3min,水压约30kPaIPX6猛烈喷水直径为12.5mm的喷嘴，水流量为100L/min每平方米为1min，最少3min,水压约100kPaIPX6K加压猛烈喷水直径为6.3mm的喷嘴，水流量为75L/min每平方米为1min，最少3min

5、，水压约1000kPaIPX7短时间浸水样品底部到水面的距离至少为1m；试样顶部到水面距离至少为0.15m,试验时间30minIPX8持续性潜水由供需（买卖）双方商定,其严酷程度应比IPX7 高IPX9K高温高压水洗流量为(1416 )L/ min，喷水压力约10000kPa ,水温要求（80±5） ，每个位置试验30s除了上述防接触防水要求之外，一些电子电气元器件的外壳还有防机械碰撞的要求，IEC也有相应的标准，即IEC 62262-2002 Degrees of protection provided by enclosures for electrical equip

6、ment against external mechanical impacts (IK code),该标准规定了额定电压不超过72.5kV的电器设备外壳对外界机械碰撞的防护要求即IK代码，国际的GB/T 20138-2006就等同采用了该标准。IK防护等级共分为11级，每一组特征数字代表一碰撞能量值，具体见表33。表3 IK代码及其相应碰撞能量IK代码IK00IK01IK02IK03IK04IK05IK06IK07IK08IK09IK10碰撞能量J无防护0.140.20.350.50.71251020三、NEMA防护体系美国国家电气制造商协会（NEMA）编写的NEMA 250标准，在北美地区

7、有着广泛的应用，也是美国内常用的外壳防护体系。NEMA250的防护标准除了防尘、防水之外，还包括防爆、防油等多种防护内容。具体的防护等级和防护内容见表44.表4 NEMA防护等级NEMA分类号防护内容1户内应用，保证内部设备不受碰触，提供一定固体异物防护。2户内应用，提供一定程度滴水和固体异物防护。3室外应用，防风沙、防雨和冰雹，不会因外壳结冰而损坏。3R室外应用，防雨和冰雹，不会因外壳结冰而损坏。3S室外用，防风沙、防雨和冰雹，结满冰时外部机械装置仍可操作。4户内或室外应用，防风沙、溅水和雨、防水管喷水，不会因外壳结冰而损坏。4X户内或室外应用，防风沙、溅水和雨、防水管喷水，不会因外壳结冰而

8、损坏，防腐蚀。5尘密，用于水泥、纺织、食品等工业场合。6户内或室外应用，可短时间有限深度浸水，不会因外壳结冰而损坏。6P户内或室外应用，可长时间有限深度浸水。7户内危险区域应用，现场存在危险性气体，I级A、B、C、D组8危险区域应用，与NEMA7相似，充油后用于现场的危险气体具有腐蚀性的场合。9危险区域应用，尘密，II级E、F、D组10满足美国煤矿联合会防爆要求，适用于有瓦斯泄漏煤矿。11户内应用，充油后耐腐蚀性气体和液体。12户内应用，尘密、防非腐蚀性液体喷洒。13户内应用，尘密，防喷水、喷油、喷冷却剂。IP体系和NEMA体系都对设备外壳的防护等级进行了分类，两种体系均规定了外壳对防接触、防

9、异物、和防水提出了要求，但是IEC 60529标准没有规定外壳对机械损伤、爆炸、冷凝水，腐蚀性蒸汽，真菌或寄生虫等因素的防护。而NEMA 250标准则规定了对如腐蚀、生锈、结冰、油和冷却剂等的防护要求，且试验要求和评价方式也不完全相同，因此，IEC外壳分类指定不能完全等同于NEMA外壳类型代。表5提供了一个NEMA外壳类型编号转换到IECIP代码的指南。NEMA类型满足或超过IP代码的测试要求，因此，我们可以说，符合NEMA要求的元器件也符合相应的IP代码的防护要求，但是反之则不行，符合IP代码，不一定符合NEMA的要求，必须通过试验验证。表5 NEMA 250与IEC 60529的简单对比N

10、EMA外壳1233R3S4&4X56&6P12&12K13IEC外壳IP10IP11IP54IP14IP54IP56IP52IP67IP52IP54四、日本工业标准日本则经常采用日本工业标准JIS D0203和JIS D0207。JIS D0203规定了汽车零件在正常使用的安装状态下，检测零件的耐潮性、耐水性、排水性与功能的变化等的方法和要求，其主要试验类别和试验方法见表65，其检测所用设备跟IP防护体系有区别。防尘试验则采用JIS D0207标准，该标准主要分为两类试验方法：飘尘试验（F），主要用于检查零部件对漂浮在空气中的尘埃粒子的防尘性与耐尘性。吹尘动试验（代号C

11、），主要用于检查处于尘埃气流中的零部件的防尘性与耐尘性，具体试验方法和要求见表76，其试验用尘跟IP防护体系也有很大区别，具体可以参考JIS Z8901标准。表6 JIS D0203防水测试试验类别试验代码防护含义测试条件湿汽试验M1湿汽温度32，水、空气和水蒸气的混合物，试验时间8hM2高温高湿温度60，水、空气和水蒸气的混合物，试验时间1h淋雨试验R1滴水水压0.01MPa，流量1.9L/min,10minR2间接受到风雨或者溅水水压0.03MPa，流量3.2L/min,10min喷水试验S1直接受到风雨或者溅水水压0.1MPa，流量24.5L/min,30minS2大雨水压0.3MPa，

12、流量39.2L/min,1h浸水试验D1偶然浸水水温低于样品温度10，水淹没过样品顶端5minD2持续浸水水温低于样品温度30，样品顶部低于水面100mm，浸没10minD3特殊应用水温低于样品温度50，样品顶部低于水面100mm，浸没10min表7 JIS D0207防尘试验试验种类试验分类粉尘种类粉尘浓度mg/m³试验温度相对湿度流速m/s试验槽容积m³试验时间搅拌时间s沉降时间min累计时间hF1原则上，JIS Z 8901的8种或者6种6000以上20±1545850.7以上2或者510或者15523000以上0.5以上83100以上不作规定8C15000

13、以上20±154585约5不作规定22100以上约106五、小结除了以上经常使用的标准，还有很多标准也对外壳的防护提出防水防尘等方面的防护要求，如大众汽车的电子电气元器件可靠性标准VW80101，采用了DIN400450-9，通用汽车的元器件可靠性标准GMW3172也采用了类似的方法，而SAE J1455则规定了类似与IPX9K的方法。电子电气设备的应用X围非常广泛，应用环境条件也多种多样，为了保障电子电气设备的正常运转，电子电气元器件的外壳的需要对各种影响因素进行防护，包括水、风、尘、冷、热、湿气、化学物质以及使用者，以保障设备的安全运行。不论设备被采用什么样的防护体系，但都是同样

14、的意图，保护人身安全和保护设备安全。因此，理解外壳防护的等级和防护内容对于安全生产和生活有着非常重要的意义。参考文献：1   GB 4208-2008/IEC 60529-2001外壳防护等级(IP代码)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电器设备外壳对外界机械碰撞的防护等级 < IK代码>4   NEMA Standards Publi