درجه حفاظت یا استاندارد IP

تمام تجهیزات الکتریکی متناسب با نوع استفاده و شرایط محیطی باید مقاوم باشند. برخی از تجهیزات با توجه به محل استفاده آنها باید در برابر نفوذ آب و گرد و خاک دارای عملکرد حفاظتی باشند. امروزه جهت یکسان شدن رویکرد ها در قبال این مسئله تمام تولید کننده های تجهیزات الکتریکی و به شکل کلی الکتروتکنولوژی از یک رویه واحد استفاده می کنند. این رویه واحد درجه حفاظت یا استاندارد IP نام دارد.
درجه حفاظت یا استاندارد IP تجهیزات الکتریکی را از نظر مقاومت در برابر نفوذ آب و گردوغبار طبقه‌بندی می‌کند. در استاندارد برای کسب هر رده آزمایش‌ها خاصی طراحی و تعریف شده است و دستگاه تولیدشده جهت دریافت رده حفاظت و IP موردنظر باید آزمایش آن رده را با موفقیت پشت سر بگذارد.
هدف استاندارد شفاف‌سازی و ارائه جزئیات بیشتر برای مصرف‌کننده است. خوشبختانه امروزه دیگر از عبارات گنگ مانند واژه ضد آب یا Waterproof روی بسته‌بندی تجهیزات الکتریکی استفاده نمی‌شود. چرا که تلقی هر فرد در مورد این واژگان یکسان نیست. برخی از تجهیزات تنها امکان فروبردن در آب را دارند و در صورت پاشش آب با فشار از کار می‌افتند.

بسیاری از تجهیزات با داشتن چنین عباراتی روی بسته خود موجبات ضرر و زیان خریداران شده‌اند تا جایی که بسیاری از سازمان‌های بین‌المللی استفاده از این نوع واژگان در بسته‌بندی تجهیزات الکتریکی را ممنوع اعلام کرده‌اند.

مزیت سیستم استاندارد IP ارائه شفافیت در مورد امکانات حفاظتی دستگاه است. به‌طور مثال تجهیزات الکتریکی که روی آن‌ها عبارت IP67 قیدشده به شکل واضح در برابر نفوذ گردوغبار مقاوم هستند و امکان فرورفتن در آب شیرین تا عمق 1 متری به مدت 30 دقیقه را دارند و از کار نمی‌افتند.

درجه حفاظت یا استاندارد IP توسط کمیسیون بین‌المللی تجهیزات الکتروتکنیکال IEC و در استاندارد IEC 60529 ارائه شده است. IEC یک موسسه استاندارد جهانی است که استانداردهای بین‌المللی را برای تجهیزات الکتریکال و الکترونیکی تعریف و منتشر می‌کند. 89 کشور از جمله ایران عضو کامل و 84 کشور عضو همراه این گروه هستند.

در استاندارد IEC 60529 نحوه انجام آزمایش‌های مختلف برای کسب هر رده حفاظتی به تشریح ارائه شده است. در اینجا به شکل خلاصه موارد پراهمیت آن ارائه خواهد شد.

تشریح کد و استاندارد IP

درجه حفاظت به شکل عمومی IPXX ارائه می‌شود. بعد از عبارت IP دو عدد دیده می‌شود که عدد اول معرف درجه حفاظت در برابر جامدات و ذرات جامد و عدد دوم درجه محافظت در برابر نفوذ آب شیرین است.

اگر به‌جای اعداد حرف X قرار گیرد مانند IP6X به معنای آن است که اطلاعات کافی برای کسب رده حفاظت ارائه نشده است یا به عبارت ساده‌تر وسیله الکتریکی موفق به پشت سر گذاشتن آزمایش‌های رده خاص نشده است.

عدد اول حفاظت در برابر جامدات

عدد اول بعد از واژه IP بیانگر سطحی از حفاظت است که امکان دسترسی به بخش‌های خطرناک دستگاه (خطر برق‌گرفتگی) یا امکان نفوذ ذرات خارجی را مسدود می‌کند. این عدد از 0 تا 6 متغیر است و هرچه عدد بزرگ‌تر شود سطح حفاظت بالاتر است.
عدد 0 بیانگر این است که دستگاه در برابر تماس و نفوذ اجسام خارجی هیچ حفاظتی ندارد.
عدد 1 برای اجسام بزرگ‌تر از 50 میلی‌متر مانند سطح دست انسان عملکرد حفاظتی دارد و برای سطح حفاظت از داخل شدن انگشت انسان به دستگاه یا اجسام بزرگ‌تر از 12.5 میلی‌متر عدد 2 اختصاص یافته است.
عدد 3 بیانگر درجه‌ای از حفاظت است که امکان وارد شدن ابزارآلات مانند پیچ‌گوشتی و اجسامی بزرگ‌تر از 2.5 میلی‌متر را نمی‌دهد و عدد 4 مربوط به سطحی از حفاظت دستگاه است که امکان داخل شدن سیم مفتول و حشرات ریز و در کل اجسام بزرگ‌تر از 1 میلی‌متر به دستگاه الکتریکی را نمی‌دهد.
عدد 5 و 6 مربوط به نفوذ گردوغبار است. در عدد 5 محافظت کامل در برابر نفوذ گردوغبار مطرح نشده اما میزان نفوذ نباید جلو عملکرد دستگاه را بگیرد. عدد 6 بیانگر عدم نفوذ گردوغبار به‌طور کامل به داخل دستگاه است. برای آزمایش سطح 6 دستگاه را در 8 ساعت به شکل مداوم در معرض جریان هوا به همراه گردوغبار می‌دهند و دستگاهی که بتواند از پس این آزمون برآید سطح 6 را کسب خواهد کرد.
همان‌طور که قبلاً اشاره شد عبارت X به معنای آن است که اطلاعات درزمینهٔ نفوذ و تماس اجسام خارجی در دسترس نیست و به‌عبارت‌دیگر دستگاه نتوانسته در آزمایش‌های مربوطه موفق عمل کند.

عدد دوم حفاظت در برابر نفوذ آب

عدد دوم مربوط به حفاظت جهت نفوذ آب به دستگاه الکتریکی است. دقت شود که در این آزمون‌ها ملاک و معیار آب شیرین است و از آب کثیف یا شور دریا در آزمون‌ها استفاده نمی‌شود. بهتر است در هنگام استفاده از دستگاه بارده‌ی حفاظتی خاص این نکته را حتماً در نظر داشت.
سطح حفاظت در برابر نفوذ آب بعد از رده IPX6 از حالت تجمعی خارج می‌شود. یعنی دستگاهی که رده IPX7 را دارد لزوماً از پس آزمون‌های سطح 5 یا 6 برنمی‌آید. اگر در دو آزمون موفق شود با خط اسلش هر دو رده نشان داده خواهند شد. مانند IPX7/IPX5 که بیانگر این است که دستگاه هم در رده 7 و هم‌رده 5 دارای رده حفاظت در برابر نفوذ آب است. در ادامه هر رده به تشریح بیان خواهد شد.
عدد 0 نشان‌دهنده آن است که دستگاه عملکرد حفاظتی در برابر نفوذ آب را ندارد.
سطح 1 بیانگر این است که دستگاه در برابر ریزش قطرات آب به شکل عمود مقاوم است. در این آزمون دستگاه الکتریکی به شکل قائم بر میز چرخان بسته می‌شود و میز با سرعت یک دور بر دقیقه می‌چرخد و قطرات آب با حجم 1 میلی‌متر بر دقیقه به مدت 10 دقیقه به شکل عمود بر دستگاه ریخته می‌شود.
در سطح 2 دستگاه به میزان 15 درجه از حالت ایستای خود چرخانده می‌شود و در معرض ریزش قطرات آب قرار می‌گیرد. در چهار حالت و هر حالت چرخش دستگاه در دو محور عمود بر هم و میزان 15 درجه آزمایش صورت می‌گیرد. حجم ریزش آب 3 میلی‌متر بر دقیقه است. مدت آزمون در هر حالت 2.5 دقیقه و درمجموع آزمون 10 دقیقه به طول می‌انجامد.
سطح 3 رده حفاظت در برابر اسپری شدن آب بر دستگاه است. دستگاه تا 60 درجه از حالت قائم خود چرخانده می‌شود و به مدت 5 دقیقه در مقابل نازل اسپری کننده آب با حجم آب 10 لیتر بر دقیقه و فشاری بین 50 تا 150 کیلو پاسکال قرار می‌گیرد. آزمون بار دیگر اما با چرخش 90 درجه دستگاه از حالت قبل تکرار می‌شود.
سطح 4 رده حفاظت از دستگاه در برابر پاشش آب ازهرجهت است. آزمون مربوط به رده چهار مانند سطح 3 است با این تفاوت که جهت و میزان چرخش محدود نیست و هر حالتی انتخاب می‌گردد. دستگاه باید بتواند پاشش آب از هر سمتی را تحمل کند.
عدد 5 بیانگر سطح حفاظت در برابر جت پاشش آب ازهرجهت و زاویه است. دستگاه مقابل نازل به قطر 6.3 میلی‌متر و در فاصله 3 متری از نازل قرار می‌گیرد. به مدت حداقل 3 دقیقه، آب با حجم 12.5 لیتر بر دقیقه با فشار 30 کیلو پاسکال بر دستگاه پاشش می‌شود.
سطح 6 از سطح 5 مقاوم‌تر است. این بار دستگاه مقابل نازل به ابعاد 12.5 میلی‌متر قرار می‌گیرد. حجم آب به عدد 100 لیتر بر دقیقه و فشار آب به 100 کیلو پاسکال افزایش پیدا می‌کند.
عدد 6K بیانگر محافظت در برابر فشار بسیار زیاد آب است. این سطح در استاندارد IEC 60529 تعریف‌نشده به همین علت حرف K به انتهای آن افزوده‌شده است. این آزمون در DIN 40050 تشریح شده که یک استاندارد اروپایی است.
در این آزمون نازل به قطر 6.3 میلی‌متر در فاصله 3 متر از دستگاه قرار داده می‌شود و از جهت دلخواه آبی با فشار 1000 کیلو پاسکال و حجم 75 لیتر بر دقیقه بر دستگاه الکتریکی پاشیده می‌گردد.
سطح 7 سطحی از مقاومت در برابر نفوذ آب است که در آن دستگاه الکتریکی تا عمق 1 متر درون آب فرورفته و بدون ایجاد اشکال کار کند. در آزمون به مدت 30 دقیقه پایین‌ترین سطح دستگاه در تراز 1 متر زیر سطح آب قرار داده می‌شود.
سطح 8 مانند سطح 7 مربوط به فرورفتن وسیله زیر سطح آب است اما با شرایط دشوارتر و عمق غرق شدن دستگاه تا 3 متر افزایش می‌یابد.
عدد 9 و آخرین سطح بیانگر مقاومت دستگاه الکتریکی در معرض جت آب با فشار شدید و دمای بالا است. در این آزمون از نازل جت آب در فاصله 20 سانتیمتری از دستگاه استفاده می‌شود. نازل، آب با دمای 80 درجه سانتی‌گراد را با فشار 10 مگا پاسکال به مدت 3 دقیقه به دستگاه اسپری می‌کند. روش دیگری برای آزمون دستگاه نیز ارائه شده است که در اینجا از آن صرف‌نظر می‌شود.
دستگاهی که بتواند در آزمون بالا سربلند بیرون آید درجه 9 یا IPX9 را دریافت می‌کند. این درجه بیشتر برای خودروهایی که احتیاج به تمیز کردن شدید دارند ارائه شد. مانند دامپ تراک ها یا تجهیزات مربوط به استخراج معدن یا راه‌سازی. اما به‌مرور برای تجهیزات آشپزخانه‌های صنعتی و همین‌طور تجهیزات مورداستفاده در کارواش‌ها نیز بهره گرفته شد.
واحد فشار کیلو پاسکال برابر است با 1000 پاسکال که معادل فشار ایجادشده در قرارگیری جسم 10 گرمی بر سطحی 1 ساتیمترمربعی است. یا در مثالی ساده‌تر ایستادن یک فرد معمولی با وزن 80 کیلوگرم بر روی دو پای خود می‌تواند فشاری معادل 20 کیلو پاسکال به سطح زیرین خود وارد کند.

در جدول زیر به‌طور خلاصه استاندارد شرح داده‌ شده است.

خلاصه استاندارد IP

هنگام خرید تجهیزات الکتریکی، درجه حفاظت و استاندارد IP باید متناسب با نیاز مصرف‌کننده انتخاب شود. با افزایش سطح حفاظت قیمت محصول نیز افزایش پیدا می‌کند. در مورد تجهیزات و ابزارآلات متعارف که در کارگاه استفاده می‌شوند داشتن درجه حفاظت IP54 بسیار مناسب است. این استاندارد بیانگر این است که ابزار موردنظر در مقابل گردوغبار موجود در فضای کارگاه و همین‌طور پاشش آب ازهرجهت مقاوم است.