Корпуса пластиковые для электротехнической продукции: классификация, материалы, применение и выбор

Пластиковые корпуса представляют собой несущие и защитные конструкции, предназначенные для размещения, изоляции и безопасной эксплуатации электротехнических и электронных компонентов, аппаратуры и устройств. Их применение охватывает все сферы энергетики, автоматизации, телекоммуникаций и бытовой электротехники. Основное назначение – обеспечение механической защиты внутренних элементов от внешних воздействий, предотвращение доступа к токоведущим частям, а также обеспечение необходимых климатических, термических и диэлектрических характеристик.

Классификация пластиковых корпусов

Классификация осуществляется по ряду ключевых признаков, определяющих конструкцию и область применения.

По назначению и конструкции:

• Корпуса для модульной аппаратуры (кросс-модули, клеммники, автоматы): Стандартизированные корпуса для DIN-рейки (TH35). Имеют модульную конструкцию, позволяющую собирать в единый блок несколько устройств. Изготавливаются из самозатухающих материалов (полиамид, поликарбонат).
• Корпуса для щитового оборудования (распределительные, учетные, управления): Навесные и встраиваемые шкафы, боксы, боксы-полости. Могут иметь прозрачные или глухие крышки, одно- или многорядное исполнение. Оснащаются уплотнениями, крепежными элементами, монтажными панелями (DIN-рейками).
• Корпуса для приборов и датчиков: Защитные кожухи для установки измерительных приборов, преобразователей, датчиков давления, температуры и т.д. Часто имеют специализированную форму для монтажа в конкретных условиях.
• Корпуса для промышленной автоматики (ПЛК, контроллеры, источники питания): Компактные, но прочные корпуса, часто с металлической монтажной пластиной внутри и пластиковым кожухом, обеспечивающие защиту в условиях цеха.
• Корпуса для кабельных муфт и соединений: Герметичные разборные корпуса для сращивания и ответвления кабелей, заполняемые гелем или компаундом. Обеспечивают электрическую изоляцию и механическую защиту места соединения.
• Корпуса для уличного и магистрального оборудования (телекоммуникационные муфты, корпуса для оптических кроссов): Объемные, цилиндрические или прямоугольные корпуса с высокой степенью герметичности (IP68), стойкостью к УФ-излучению и перепадам температур.

По степени защиты (IP):

Степень защиты оболочки (Ingress Protection) – ключевой параметр, регламентируемый стандартом IEC 60529. Обозначается как IPXX, где первая цифра – защита от твердых тел и пыли, вторая – от влаги.

Код IP	Защита от твердых тел (первая цифра)	Защита от влаги (вторая цифра)	Типичное применение корпусов
IP20	Защита от пальцев и объектов >12.5 мм	Нет защиты от влаги	Внутренние электрощиты в сухих помещениях.
IP44	Защита от объектов >1 мм	Защита от брызг воды с любого направления	Корпуса для установки в помещениях с повышенной влажностью (подвалы, цеха).
IP54	Частичная защита от пыли	Защита от брызг	Универсальные корпуса для промышленной автоматики внутри помещений.
IP65	Полная защита от пыли	Защита от струй воды под давлением	Корпуса для мойки, наружной установки (защищенные от дождя).
IP66/67	Полная защита от пыли	IP66: защита от мощных струй; IP67: кратковременное погружение до 1м	Уличные шкафы, корпуса для кабельных муфт, оборудование для пищевой промышленности.
IP68	Полная защита от пыли	Длительное погружение под воду на указанную глубину	Подземные кабельные муфты, подводные датчики, специализированное оборудование.

Материалы для изготовления корпусов и их свойства

Выбор материала определяет механическую прочность, температурный диапазон, стойкость к внешним воздействиям и стоимость изделия.

Материал (полимер)	Ключевые свойства	Температурный диапазон (прим.)	Недостатки	Основное применение
АБС-пластик (ABS) Акрилонитрилбутадиенстирол	Высокая ударная вязкость, жесткость, хорошая обрабатываемость, глянцевая поверхность.	-20°C … +70°C	Низкая стойкость к УФ, растворителям; горюч.	Корпуса приборов для помещений, бытовой техники, элементы внутренних щитов.
Поликарбонат (PC)	Исключительная ударопрочность, прозрачность, самозатухание, стойкость к УФ (при стабилизации).	-60°C … +120°C	Чувствительность к царапинам, склонность к растрескиванию под напряжением в присутствии некоторых реагентов.	Прозрачные крышки щитов, корпуса светильников, защитные кожухи, оборудование для улицы.
Полиамид (PA6, PA66, PA12) Найлон	Высокая механическая прочность, износостойкость, стойкость к маслам и топливам, самозатухание.	-40°C … +100°C (PA66)	Гигроскопичность (впитывает влагу, что может влиять на размеры и диэлектрические свойства).	Корпуса клеммников, разъемов, кабельных вводов, шестерни, промышленные корпуса.
Полипропилен (PP)	Химическая инертность, стойкость к усталости, хорошие диэлектрические свойства, низкая плотность.	0°C … +80°C (хрупок на морозе)	Низкая морозостойкость, склонность к старению под УФ, горюч.	Корпуса аккумуляторных батарей, вентиляционные короба, одноразовые корпуса для неответственных узлов.
Поливинилхлорид (PVC, ПВХ)	Жесткость, стойкость к химикатам и влаге, хорошая обрабатываемость, низкая стоимость.	-10°C … +60°C	Ограниченный температурный диапазон, выделение HCl при горении.	Корпуса распределительных щитов (боксы), кабельные каналы, трубы.
Полиэтилен (PE, HDPE)	Отличная химическая стойкость, влагонепроницаемость, ударная вязкость при низких температурах.	-50°C … +60°C (HDPE)	Низкая жесткость, склонность к ползучести, горюч, плохая адгезия красок.	Корпуса для химической аппаратуры, крупногабаритные контейнеры, крышки.
Полиэфирэфиркетон (PEEK)	Высокотемпературная стойкость, выдающаяся механическая прочность, стойкость к радиации, самозатухание.	до +250°C	Крайне высокая стоимость.	Корпуса для аэрокосмической, военной, нефтегазовой промышленности в экстремальных условиях.

Для придания специальных свойств в базовый полимер вводятся добавки: антипирены для повышения огнестойкости (UL94 V-0, V-2), сажа или специальные присадки для стойкости к УФ-излучению, стекловолокно для увеличения прочности и жесткости, электропроводящие добавки для защиты от ЭМП.

Критерии выбора пластикового корпуса

Выбор осуществляется на основе комплексного анализа условий эксплуатации и технических требований.

• Условия окружающей среды: Температурный диапазон, наличие влаги, пыли, химически агрессивных веществ, масла, УФ-излучения. Определяет необходимый материал и степень защиты IP.
• Механические воздействия: Удары, вибрации, статическая нагрузка. Требует выбора ударопрочного материала (ПК, полиамид) и проверки прочности креплений и стенок.
• Электрические требования: Рабочее напряжение, требования к диэлектрической прочности, tracking resistance (сопротивление трекингу), необходимость экранирования.
• Тепловой режим: Мощность тепловыделения внутренних компонентов. Необходим расчет теплового баланса. Для корпусов с высокой теплонагрузкой используются материалы с хорошей теплопроводностью (специальные композиты), предусматриваются вентиляционные отверстия (снижая IP), радиаторы или активное охлаждение.
• Конструктивные особенности: Габаритные размеры и объем для размещения компонентов; тип и количество кабельных вводов (с резьбой М, PG, G); наличие и тип уплотнений (силикон, EPDM); способ монтажа (настенный, на DIN-рейку, на стойку); наличие прозрачного окна для индикации; цвет (важен для маркировки и эстетики).
• Нормативные требования: Соответствие отраслевым и международным стандартам (ГОСТ, IEC, UL, NEMA), наличие сертификатов пожарной безопасности, взрывозащиты (Ex), для пищевой промышленности.

Технологии производства и обработки

Основной метод производства серийных пластиковых корпусов – литье под давлением. Он позволяет получать сложные геометрические формы с высокой точностью и производительностью. Для прототипирования и мелкосерийного производства применяется 3D-печать (FDM, SLS) из инженерных пластиков (ABS, PA, PC). Механическая обработка (сверление, фрезеровка) используется для доработки серийных корпусов под конкретные задачи – создания дополнительных отверстий, пазов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Как правильно выбрать степень защиты IP для уличного шкафа управления?

Ответ: Для уличного шкафа, устанавливаемого под навесом или козырьком, где исключено прямое попадание струй воды, достаточно IP54/IP65. Для шкафа, устанавливаемого на открытом пространстве без укрытия, необходим минимум IP65 (защита от струй дождя). Если существует риск временного подтопления или необходимо обеспечить полную герметичность от пыли (в песчаной местности), следует выбирать IP66/67. IP68 требуется только для оборудования, постоянно находящегося в воде или грунте.

Вопрос: Почему корпус из полиамида (PA66) может изменить размеры после монтажа на улице?

Ответ: Полиамид – гигроскопичный материал. Он поглощает влагу из воздуха, что приводит к увеличению линейных размеров (набуханию) до 2-3% в зависимости от марки. Это критично для прецизионных узлов. Перед механической обработкой или точным монтажом полиамидные детали должны пройти кондиционирование (выдерживание в условиях эксплуатационной влажности). На улице процесс влагопоглощения/отдачи непрерывен.

Вопрос: Можно ли использовать обычный АБС-корпус для установки на солнце?

Ответ: Категорически не рекомендуется. Нестабилизированный АБС-пластик быстро деградирует под воздействием ультрафиолета: теряет прочность, становится хрупким, меняет цвет (желтеет). Для наружного применения необходимо выбирать корпуса из материалов со стабильной стойкостью к УФ (поликарбонат, специальные марки АБС со стабилизаторами, ASA) или с защитным покрытием.

Вопрос: Что означает маркировка UL94 V-0 на корпусе?

Ответ: Это классификация горючести пластика по стандарту Underwriters Laboratories. UL94 V-0 – наивысший уровень в этом классе: материал должен самостоятельно затухнуть в течение 10 секунд после удаления пламени, не допуская горения капель, которые могут поджечь вату снизу. V-1 – затухание за 30 секунд, V-2 – затухание за 30 секунд, но с горящими каплями. HB – материал горит горизонтально с низкой скоростью. Для электротехнических изделий внутри помещений часто обязателен уровень V-0 или V-2.

Вопрос: Как обеспечить эффективный теплоотвод из герметичного пластикового корпуса (IP67)?

Ответ: Есть несколько решений: 1) Использование корпуса с внешним ребрением, увеличивающим площадь теплообмена. 2) Применение теплопроводящих пластиков (с наполнителем из AlN, Al2O3). 3) Монтаж внутреннего радиатора, который через теплопроводящую пасту контактирует со стенкой корпуса, превращая ее в радиатор. 4) Использование металлической монтажной пластины внутри пластикового корпуса, которая отводит тепло к стенкам. 5) В крайних случаях – применение термоэлектрических охладителей (Пельтье) или миниатюрных герметичных жидкостных систем охлаждения.

Вопрос: В чем принципиальное отличие корпуса для DIN-рейки от навесного шкафа?

Ответ: Корпус для DIN-рейки (модульный бокс) – это, как правило, небольшое изделие, предназначенное для монтажа на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм (TH35) внутри более крупного шкафа или щита. Он является несущей конструкцией для одного или нескольких компактных устройств (автоматов, реле, клемм). Навесной шкаф – это законченное самостоятельное изделие с дверцей, собственной несущей конструкцией и внутренней DIN-рейкой (или несколькими), на которую уже устанавливаются модульные устройства. Шкаф предназначен для навески на стену или установки на пол и обеспечивает полную защиту внутреннего оборудования.

Заключение

Выбор пластикового корпуса для электротехнического оборудования – критически важная инженерная задача, от которой зависят надежность, безопасность и срок службы всего устройства. Необходим тщательный анализ всех эксплуатационных факторов: климатических, механических, электрических и нормативных. Понимание свойств полимерных материалов, классификации по IP и конструктивных особенностей позволяет сделать оптимальный выбор из широкого спектра предлагаемых на рынке изделий. Правильно подобранный корпус не только защищает «начинку», но и обеспечивает удобство монтажа, обслуживания и соответствие требованиям стандартов.