Vom Smartphone bis zur Außenleuchte, vom Schaltschrank bis zur E-Auto-Batterie: Elektrogeräte und -bauteile aller Art können durch das Eindringen von Fremdkörpern und Wasser geschädigt werden. Wie gut ihre Gehäuse gegen diese Gefahren schützen, beschreiben die international genormten IP-Schutzarten. Um zu prüfen, ob ihre Produkte den gewünschten IP-Schutzarten entsprechen, führen Hersteller Dichtigkeitstests durch. Der Umweltsimulationsexperte Weiss Technik bietet dafür die geeigneten Staub-und Spritzwassertestgeräte an.
IP-Schutzarten: Messbare Sicherheit für Nutzer
IP-Schutzarten sollen den sicheren Betrieb von elektrischen Geräten gewährleisten. Sie beziehen sich auf die Eignung der elektronischen Betriebsmittel für unterschiedliche Umgebungsbedingungen. Konkret heißt das: Sie geben an, wie gut ein Gerätegehäuse gegen das Eindringen von festen Fremdkörpern inklusive Sand und Staub sowie von Wasser geschützt ist. Definiert sind die IP-Schutzarten in zwei internationalen Normen. Die DIN EN 60529 ist die allgemeine Norm für Schutzarten durch Gehäuse, die ISO 20653 bezieht sich speziell auf den Schutz der elektrischen Ausrüstungen von Straßenfahrzeugen. Während Begriffe wie „wasserfest“ oder „staubdicht“ alleine recht ungenau sind, bieten die IP-Schutzklassen ein Bewertungssystem mit messbaren genormten Kriterien. Nutzer können so zuverlässig Geräte auswählen, die den Einsatz- und Umgebungsbedingungen sicher standhalten.
Der IP-Code: Dafür stehen Buchstaben und Zahlen
Die IP-Schutzart ist im sogenannten IP-Code aus zwei Buchstaben und zwei Ziffern beschrieben. Die Buchstaben „IP“ stehen für „International Protection“ oder im englischen Sprachraum auch für „Ingress Protection“ (Eindringschutz). Die erste Ziffer gibt an, in welchem Umfang ein Gehäuse vor Berührung und festen Fremdkörpern schützt, die zweite Ziffer, wie hoch der Schutz gegen Feuchtigkeit und Wasser ist. Ist eine der beiden Schutzarten nicht relevant, wird die nicht-relevante Ziffer durch ein „X“ ersetzt (zum Beispiel IPX1). Wird die Norm ISO 20653 für Straßenfahrzeuge angewandt, kommt bei einzelnen Prüfungen noch der Buchstabe "K" hinzu (zum Beispiel IPX9K). Bei beiden Kennziffern startet die Skala bei 0, wenn kein Schutz gegen Berührung/Fremdkörper bzw. Feuchtigkeit vorhanden ist.
Mehr als Staubschutz: IP-Schutzart gegen Berührung und Fremdkörper
Im Alltag wird die erste IP-Kennziffer häufig mit dem Schutz vor Staub verbunden. Dies ist aber nur das oberste Ende der Schutzskala. Der Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern beginnt bei IP1X mit dem Schutz vor dem Zugang durch feste Fremdkörper größer als 50 mm im Durchmesser und endet bei IP6X mit der Staubdichtigkeit.
Von Regen bis Hochdruckreiniger: IP-Schutzart gegen Wasser
Die zweite Kennziffer informiert, inwieweit das Produkt gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist. Die Normen definieren jeweils ganz genau, auf welche Weise das Wasser auf das Gehäuse einwirkt. Bei der Schutzart IPX1 muss das Gehäuse senkrecht fallenden Tropfen standhalten können, wie z.B. bei einem leichten Regenschauer. Der maximale Schutz ist bei IPX9 erreicht: Wasser, das mit hohem Druck und bei hohen Temperaturen aus allen Richtungen auf das Gehäuse trifft, darf nicht eindringen.
Ein Beispiel: Schutzart IP65
Eine gängige Schutzart ist IP65. Ein Produkt mit dieser Schutzart verfügt über einen vollständigen Berührungsschutz. Staub kann nicht eindringen und es ist gegen Strahlwasser aus jeder beliebigen Richtung geschützt. Dies ist besonders wichtig, wenn zum Beispiel bewegliche Teile wie Motoren oder Getriebe geschützt werden müssen. Grundsätzlich wird die Schutzart IP65 für alle Arten von elektrischen und elektronischen Geräten im Außenbereich empfohlen, damit sie gegen Staub, Regen und Feuchtigkeit geschützt sind.
Verwechslungsgefahr: Schutzart und Schutzklasse
Häufig parallel gebraucht oder verwechselt werden die Begriffe Schutzart und Schutzklasse. Während die Schutzarten den Schutzgrad gegen Berührung, Fremdkörper und Wasser festlegen, beschreibt die Schutzklasse gemäß DIN EN 61140(VDE 0140-1) die Maßnahmen, die vor berührungsgefährlichen Spannungen, das heißt elektrischem Schlag, schützen.
Staubtestgerät DustEvent: Standardlösung in 2 Größen
Durch Staubprüfungen wird getestet, ob Fremdkörper wie Sand oder Staub in das Gehäuse des Prüflings eindringen können. Typische Staubprüfungen sind die Prüfungen IP5X und IP6X gemäß der Prüfnorm DIN EN 60529 und die Prüfungen IP5KX / IP6KX gemäß der Norm ISO 20653. Weiss Technik hat für diese standardisierten IP-Staubprüfungen die Staubtestgeräte DustEvent im Portfolio. Sie sind in zwei Größen mit einem Prüfraumvolumen von 1.000 und 2.000 Litern verfügbar.
Für die Staubprüfungen wird normgerecht zusammengesetztes Staubmaterial in den Prüfraum eingeführt. Dies kann je nach Anforderung zum Beispiel sehr feiner Talkumstaub (<75 μm), Portlandzement, Flugasche oder Arizonastaub sein. Der eingeführte Staub wird für normkonforme Tests im Prüfsystem homogen verteilt und möglichst trocken und klumpfrei gehalten. Mit optionaler Zusatzausstattungen lassen sich die DustEvent Prüfschränke für Prüfungen nach weiteren Standards aufrüsten, unter anderem nach SAE J 575 oder IEC 60068-2-68.
Spritzwassertestgerät WaterEvent: Standard für gängige Tests
Für die sehr häufigen IP-Schutzartprüfungen IPX3 und IPX4 gemäß DIN EN 60529 bietet Weiss Technik die Spritzwassertestgeräte WaterEvent an. Mit ihnen wird geprüft, ob der Prüfling dem Eindringen von Spritzwasser von allen Seiten standhält. Die Testgeräte sind mit Schwenkrohrradien von 200 bis 800 mm verfügbar. Für Tests nach weiteren Normen und Schutzarten lassen sich die Geräte einfach mit der erforderlichen Zusatzausstattung umrüsten. Erfüllt werden können etwa die Anforderungen für alle Wasserprüfungen nach ISO 20653 und DIN EN 60529 sowie für die internationalen Normen SAE J 575, JIS D 0203 und IEC 60598-1.
Lösungen für besondere Anforderungen
Neben bewährten Standardprüfschränken entwickelt Weiss Technik maßgeschneiderte Sonderlösungen für anspruchsvolle IP-Schutzartprüfungen. Dazu gehören unter anderem Prüfanlagen für die Automobilindustrie, in denen Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge auf ihre Wasser- und Staubdichtigkeit geprüft werden. So nutzt die FEV Group GmbH im weltweit größten Entwicklungs- und Testzentrum für Hochvoltbatterien eine Weiss Technik Spritzwasser-Testanlage
für die Durchführung der IP-Schutzart-Tests IPX 5, IPX 6, IPX 6K (Strahlwasser, starkes Strahlwasser, unter erhöhtem Druck) und IPX 9K (Hochdruck/Dampfstrahl-Reinigung). Für Staubtests der Schutzarten IP5X, IP6X, IP5KX und IP6KX im FEV-Testzentrum hat Weiss Technik zudem ein Staubtestsystem entwickelt, in dem ganze Battery Packs mit bis zu 1.000 kg Gewicht Platz finden.
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