Schutzklassen und Schutzarten – Kriterien der Hardwarekomponenten für den mobilen Einsatz

In vielen Anwendungsbereichen der Automatisierungstechnik sowie der Robotisierung von mobilen Systemen, sind diverse Hardwarekomponenten widrigsten Bedingungen ausgesetzt. Dies können z.B. erhöhte Temperaturen, Wasser, Verschmutzung oder aber dauerhafte Vibrationen oder Stöße sein. Selbst unter diesen Extrembedingungen müssen die verbauten Komponenten einwandfrei funktionieren, um die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems zu gewährleisten. Um die Ausfallsicherheit bei solchen äußeren Bedingungen sicherzustellen, werden die Komponenten verschiedenen Prüfungen unterzogen. Vergangene Woche haben wir uns deshalb mit dem Thema „Vibrations- und Schockfestigkeit“ auseinandergesetzt. Passend dazu der heutige Beitrag über IP-Schutzarten und Schutzklassen als weiteres Kriterium der Hardwarekomponenten.

Die neue Gehäusevariante des Modular Control Systems

Neben der bereits erhältlichen Gehäusevariante „Box“ des Modular Control Systems, ist auch die neue Gehäusevariante, die sich gerade in der Entwicklung befindet, mit der Schutzart IP67 gekennzeichnet.

Im umgangssprachlichen Gebrauch werden die Begriffe „Schutzklassen“ und „Schutzarten“ oft verwechselt. So begeben sich viele Anwender verzweifelt auf die Suche nach dem Begriff „IP-Schutzklassen“ (z.B. IP-Schutzklasse 65) und erhalten als Suchergebnis meistens nur die Schutzklassen I, II und III. Das liegt daran, dass der Begriff der IP-Schutzklassen nicht existiert. So gibt es einerseits Schutzklassen und andererseits die Schutzarten, die dann auch den IP-Code mit sich bringen.

Schutzarten – Schutz vor Umwelteinflüssen und Berührung durch den Menschen

Bei der Verwendung eines IP-Codes (International Protection Codes) handelt es sich um die sogenannte Schutzart. Sie definiert die Betriebssicherheit des Gerätes und gibt darüber Auskunft, welchen Umwelteinflüssen es ausgesetzt werden darf. Um das Eindringen von Staub, Schmutz, Wasser, oder sonstigen ungewollten Einflüssen der Umwelt in elektronische Betriebsmittel zu unterbinden sind diese durch die Verwendung von Gehäusen geschützt. Die Schutzwirkung die von diesen Gehäusen ausgeht, wird mit zwei Kennziffern angegeben. Die erste Kennziffer (1-6) gibt Auskunft über den Berührungs- und Fremdkörperschutz, die zweite Kennziffer (1-9) gibt Auskunft über den Schutz vor dem Eindringen von Wasser. Sollte die Kennziffer „0“ auftauchen, so ist kein Schutz garantiert. Variabel kann auch ein „X“ vorhanden sein – dieses kennzeichnet eine freie Position, sollte auf eine der beiden Kennziffern verzichtet worden sein.

Beide Kennziffern zusammen ergeben nun den IP-Code. Unsere Generic Control Box „Ruggedized“ beispielsweise ist gekennzeichnet mit dem Code IP67.  Das bedeutet sie besitzt einen vollständigen Schutz gegen Berührung, sie ist absolut staubdicht und ist geschützt gegen zeitweiliges Untertauchen in Wasser.
Einen sehr geringen Schutz bietet beispielsweise ein Gehäuse mit der Schutzart IP11. Ein solches Gehäuse schützt gegen das Eindringen fester Fremdköper ab 50mm Durchmesser und verhindert somit auch die Berührung gefährdender Bauteile mit dem Handrücken. Außerdem ist hier auch ein Schutz gegen fallendes Tropfwasser gewährleistet. Den größtmöglichen Schutz gewährt ein Gehäuse mit der Schutzart IP69. Hier handelt es sich um vollständig staubgeschütztes Gehäuse, welches somit auch vollständig gegen Berührung geschützt ist. Außerdem kann solch ein Gehäuse sogar mit einem Hochdruckstrahl beschossen werden, ohne dass Wasser in das Innere eindringen kann.

In den folgenden Tabellen erhalten Sie einen Überblick über die IP-Kennziffern nach DIN EN 60529 und ihre genaue Bedeutung.

1. Kennziffer:

Ziffer Schutz gegen Fremdkörper Schutz gegen Berührung
0 kein Schutz kein Schutz
1 Schutz gegen feste Fremdkörper
ab 50mm Durchmesser
Schutz gegen den Zugang mit dem Handrücken
2 Schutz gegen feste Fremdkörper
ab 12,5mm Durchmesser
Schutz gegen den Zugang mit einem Finger
3 Schutz gegen feste Fremdkörper
ab 2,5mm Durchmesser
Schutz gegen den Zugang mit einem Werkzeug
4 Schutz gegen feste Fremdkörper
ab 1,0mm Durchmesser
Schutz gegen den Zugang mit einem Draht
5 Schutz gegen Staub in schädigender Menge vollständiger Schutz gegen Berührung
6 Staubdicht vollständiger Schutz gegen Berührung

2. Kennziffer:

Ziffer  Schutz gegen Wasser
 0  kein Schutz
 1  Schutz gegen fallendes Tropfwasser
 2  Schutz gegen fallendes Tropfwasser, wenn das Gehäuse bis zu 15° geneigt ist
 3  Schutz gegen fallendes Sprühwasser bis 60° gegen die Senkrechte
 4  Schutz gegen allseitiges Spritzwasser
 5  Schutz gegen Strahlwasser (Düse) aus beliebigem Winkel
 6  Schutz gegen starkes Strahlwasser
7  Schutz gegen zeitweiliges Untertauchen
8  Schutz gegen dauerndes Untertauchen
9  Schutz gegen Wasser bei Hochdruck-/ Dampfstrahlreinigung

Schutzklassen – Einteilung und Kennzeichnung von elektrischen Betriebsmitteln

Als weitere Kennziffern sind neben der Schutzart, auch die Schutzklassen zu nennen. In Deutschland wird zwischen den Schutzklassen I, II und III unterschieden. Die Schutzklasse 0 ist hier nicht zugelassen.

Symbol Schutzklasse I:

Schutzklasse I

Die Schutzklasse I enthält immer einen Schutzleiter. Alle möglichen Leiter werden mit diesem verbunden, sodass im Notfall Strom abgeleitet werden kann. Entsprechende Geräte, die diesen Schutz führen, werden mit dem hier gezeigten Erdungssymbol gekennzeichnet.
(wird z.B. bei Elektromotoren verwendet)

Symbol Schutzklasse II:

Schutzklasse II

Die Schutzklasse II enthält eine verstärkte oder doppelte Isolierung um die elektronischen Geräte vollkommen voneinander zu trennen. Die Leiter werden hier nicht mit einem Schutzleiter wie bei der Schutzklasse I verbunden. Bezeichnete Schutzleiter fungieren als aktive Leiter und dürfen nicht an das Gehäuse angeschlossen werden.
(z.B. bei Elektrowerkzeugen und Haushaltsgeräten zu finden)

Symbol Schutzklasse III:

Schutzklasse III

Die letzte der Schutzklassen ist die Schutzklasse III. Diese zeigt an ob die Geräte mit einer Schutzkleinspannung ausgestattet sind. Ist ein Gerät mit der Schutzklasse III gekennzeichnet, so darf kein Strom fließen der für Mensch oder Tier tödlich sein könnte. Dieser Schutz wird durch die Schutzkleinspannung gewährleistet. Auch hier wird kein Schutzleiter verwendet, sondern die Geräte getrennt voneinander betrieben.
(z.B. bei Kleingeräten bis AC 50 V oder DC 120 V)

Fazit

Um eine verbindliche Aussage über die Betriebssicherheit von elektronischen Geräten machen zu können, sind die definierten Kennziffern der Schutzarten und der Schutzklassen eine sehr hilfreiche Kennzeichnung. Sie erlauben es, ohne viel Fachwissen zu verstehen, welche Geräte unter welchen Umwelteinflüssen ohne Probleme arbeiten können (Schutzarten) und welche Vorkehrungen zur Verhinderung eines elektrischen Schlags getroffen wurden (Schutzklassen).

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