Корпуса промышленные: классификация, конструкция, применение и выбор

Промышленные корпуса представляют собой специализированные конструкции, предназначенные для защиты, размещения и организации электротехнического, электронного, измерительного и управляющего оборудования от воздействия внешних факторов в условиях промышленных предприятий, энергетических объектов, транспортной инфраструктуры и других сфер. Их основная функция – обеспечение безопасности, надежности и длительного срока службы размещенного оборудования, а также обслуживающего персонала.

Классификация по степени защиты (IP и IK)

Ключевым параметром при выборе корпуса является его степень защиты, регламентируемая международными стандартами IEC 60529 (в РФ – ГОСТ 14254). Она обозначается индексом IP (Ingress Protection) и двумя цифрами.

Степень защиты от механических воздействий (ударов) обозначается индексом IK (стандарт IEC 62262). Цифровое значение (от IK00 до IK10) соответствует энергии удара в джоулях.

• IK08 – 5 Дж (защита от ударов стандартной тяжести).
• IK09 – 10 Дж.
• IK10 – 20 Дж (защита от вандальных воздействий и тяжелых ударов).

Материалы изготовления и их свойства

Выбор материала определяет механическую прочность, коррозионную стойкость, вес, стоимость и область применения корпуса.

• Листовая сталь (обычная, оцинкованная, нержавеющая): Наиболее распространенный материал для корпусов общего и тяжелого промышленного назначения. Отличается высокой механической прочностью, хорошей экранирующей способностью от электромагнитных помех (EMI/RFI). Оцинкованная сталь обладает повышенной коррозионной стойкостью. Нержавеющая сталь (AISI 304, 316) применяется в агрессивных средах (химическая, пищевая промышленность, морские объекты).
• Алюминиевые сплавы: Обладают малым весом, хорошей коррозионной стойкостью и естественной способностью к экранированию. Часто используются для переносных шкафов, в телекоммуникациях, на транспорте. Могут быть литыми (высокая герметичность и прочность) или собранными из профилей (модульные конструкции).
• Пластики (поликарбонат, полиэстер, стеклопластик): Корпуса из пластиков отличаются полной коррозионной инертностью, малым весом, диэлектрическими свойствами. Поликарбонат ударопрочен. Стеклопластик обладает высокой механической прочностью и стойкостью к ультрафиолету, применяется в энергетике (уличные корпуса для АСКУЭ, телеметрии).

Конструктивные особенности и компоненты

Современный промышленный корпус – это сложная система, состоящая из множества элементов.

• Рама (каркас): Несущая конструкция, определяющая габариты и устойчивость. Выполняется из профилей, уголков или формируется из самого корпуса.
• Дверь: Может быть одно- или двухстворчатой, с левой или правой навеской, со сплошным или остекленным полотном. Обязательный элемент – надежное уплотнение по периметру. Замковые системы варьируются от простых защелок до многоточечных замков с ключом или цилиндром.
• Монтажная панель (платформа): Стационарная или съемная панель для крепления аппаратуры (автоматики, клеммников, приборов). Толщина стали (обычно 1.5-2.5 мм) влияет на нагрузочную способность.
• Система кабельного ввода: Включает сальниковые вводы (резьбовые, нажимные), модульные заглушки, шинопроводы. Обеспечивает герметичность и механическую фиксацию кабелей.
• Система климат-контроля: Критически важна для отвода тепла, выделяемого оборудованием. Включает:
  • Естественную вентиляцию (вентиляционные решетки с фильтрами).
  • Принудительную вентиляцию (вентиляторы).
  • Кондиционеры и воздухо-воздушные теплообменники (для корпусов с высокой тепловой нагрузкой или высокой степенью защиты IP54/IP65).
  • Нагреватели с термостатом (для предотвращения конденсата при низких температурах или неработающем оборудовании).
• Вспомогательные элементы: Дверные ограничители, подъемные проушины, цоколи, внутренние DIN-рейки, кабельные держатели, системы заземления.

Типы промышленных корпусов и области их применения

1. Шкафы управления и автоматизации (ШУ, ША)

Наиболее распространенный тип. Предназначены для размеения программируемых логических контроллеров (ПЛК), частотных преобразователей, релейной аппаратуры, источников питания. Имеют развитую внутреннюю монтажную площадь, множество перфораций для кабельных вводов, часто оснащаются прозрачными дверьми для визуального контроля индикации.

• Применение: Машинные залы, цеха, насосные станции, котельные.
• Типовые степени защиты: IP31, IP41, IP54, IP65.

2. Распределительные шкафы (ШР, ВРУ)

Предназначены для ввода и распределения электроэнергии, установки аппаратов защиты (автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы), приборов учета. Отличаются усиленной конструкцией, рассчитаны на монтаж силовых шин, часто имеют несколько отделений (вводное, распределительное, учетное).

• Применение: Промышленные предприятия, жилые и административные здания, объекты инфраструктуры.
• Типовые степени защиты: IP31, IP54, IP65.

3. Телекоммуникационные и серверные шкафы (19”, 23”)

Стандартизированные под монтаж оборудования шириной 19 или 23 дюйма (482,6 мм и 584,2 мм). Оснащены монтажными стойками с перфорацией по стандарту EIA-310-E. Имеют развитые системы кабельного менеджмента, вентиляции (перфорированные двери, вентиляторы), могут быть напольными и настенными.

• Применение: ЦОД, серверные, узлы связи, аппаратные комнаты.
• Типовые степени защиты: IP20, IP30.

4. Корпуса для наружной установки (уличные, мачтовые)

Конструктивно адаптированы для работы под открытым небом. Имеют усиленную защиту от влаги и пыли (не ниже IP54, обычно IP65/IP66), антиконденсатное покрытие, защиту от солнечного УФ-излучения (крыша-козырек, специальные краски). Мачтовые корпуса имеют специальные кронштейны для крепления на опорах.

• Применение: Уличное освещение (шкафы управления), АСКУЭ, телеметрия в энергетике, системы связи, транспортные системы.

5. Взрывозащищенные корпуса (Ex-оболочка)

Изготавливаются по строгим стандартам (IEC 60079, в РФ – ГОСТ Р 51330). Предназначены для установки в зонах с потенциально взрывоопасной атмосферой (химические, нефтегазовые предприятия, элеваторы). Конструкция предотвращает передачу внутреннего взрыва во внешнюю среду (защита вида «взрывонепроницаемая оболочка» Ex d) или исключает возможность возникновения искры (Ex e). Отличаются массивностью, фланцевыми соединениями, специальными элементами управления.

Критерии выбора промышленного корпуса

Выбор осуществляется на основе технического задания и анализа условий эксплуатации.

1. Условия окружающей среды: Определяет необходимую степень защиты (IP, IK), материал и необходимость климатического оборудования (обогрев, охлаждение). Учитываются: температура, влажность, наличие пыли, воды, химических агентов, вибраций, УФ-излучения.
2. Тип и количество размещаемого оборудования: Определяет внутренние габариты (высота, ширина, глубина), тип и количество монтажных панелей/DIN-реек, нагрузку на пол и дверь.
3. Тепловыделение оборудования: Расчет тепловой мощности (в Ваттах) критически важен для выбора системы охлаждения. Неадекватный теплоотвод приводит к перегреву и выходу аппаратуры из строя.
4. Способ установки: Напольный, настенный, мачтовый, встраиваемый. Определяет конструкцию корпуса (наличие цоколя, крепежных элементов).
5. Требования к доступу и обслуживанию: Количество и расположение дверей, тип замков, необходимость остекления, ширина открывания.
6. Электромагнитная совместимость (ЭМС): Для чувствительной аппаратуры требуются корпуса с высокой степенью экранирования (часто из стали или с специальными покрытиями).
7. Стандарты и сертификация: Соответствие отраслевым и национальным стандартам (ГОСТ, ТР ТС, IEC, UL).

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Как правильно рассчитать необходимый размер (габариты) корпуса?

Расчет ведется от внутреннего объема. Необходимо суммировать:

1. Место для монтажа аппаратуры на панели (с учетом габаритов и необходимых зазоров для вентиляции).
2. Пространство для проводки и организации кабельных каналов (не менее 20-30% от глубины корпуса).
3. Место для установки дополнительных компонентов (вентиляторов, клеммных колодок, источников питания).
4. Свободное пространство для циркуляции воздуха и удобства монтажа/обслуживания.

Рекомендуется выбирать корпус с запасом 25-30% по внутреннему объему для будущей модернизации.

Вопрос 2: В чем разница между степенью защиты IP54 и IP65, и какую выбрать для цеха с повышенной запыленностью?

IP54 защищает от пыли в количестве, не нарушающем работу оборудования (пылезащищенное), и от брызг воды со всех направлений. IP65 является пыленепроницаемым и защищает от струй воды. Для цеха с повышенной запыленностью, где пыль может быть токопроводящей или абразивной, обязателен выбор корпуса со степенью защиты не ниже IP65. Это полностью исключит проникновение пыли внутрь и защитит оборудование от ее негативного воздействия.

Вопрос 3: Нужен ли обогрев в корпусе, если внутри установлено постоянно работающее оборудование с тепловыделением?

Да, может быть нужен. Обогрев (в виде трубчатого электронагревателя с термостатом) предназначен в первую очередь для предотвращения образования конденсата внутри корпуса при перепадах температур. Даже если оборудование работает и греется днем, ночью или в период простоя при снижении температуры окружающего воздуха точка росы может быть достигнута внутри корпуса. Влага конденсируется на холодных поверхностях плат и клемм, вызывая коррозию и короткие замыкания. Обогрев поддерживает внутреннюю температуру на несколько градусов выше внешней, исключая выпадение конденсата.

Вопрос 4: Можно ли использовать пластиковый корпус для размещения силовой аппаратуры (автоматов, контакторов)?

Можно, но с серьезными ограничениями. Пластиковые корпуса (из поликарбоната, полиэстера) обладают диэлектрическими свойствами и коррозионной стойкостью. Однако они имеют ограничения по:

• Термостойкости: Необходимо убедиться, что температура от силовой аппаратуры не превысит максимально допустимую для пластика (обычно 100-120°C).
• Механической прочности: Крепление тяжелых компонентов требует усиления точек монтажа.
• Стойкости к УФ: Только специальные марки пластика (например, стеклопластик) подходят для уличной установки.

Для силовой аппаратуры с высокими токами и, как следствие, значительным тепловыделением, чаще рекомендуются металлические корпуса.

Вопрос 5: Что такое EMC-совместимость корпуса и когда она требуется?

EMC-совместимость (Electromagnetic Compatibility) – это способность корпуса экранировать внутреннее оборудование от внешних электромагнитных помех (EMI/RFI) и предотвращать излучение помех от внутреннего оборудования вовне. Она обеспечивается:

• Материалом (сталь, алюминий).
• Конструкцией дверного примыкания (специальные токопроводящие уплотнения, лабиринтные контакты по периметру).
• Экранированием кабельных вводов (использование сальников с металлическими сетками или ферритовых колец).

Такие корпуса требуются для размеения высокочастотной электроники, измерительного оборудования с высокой точностью, аппаратуры связи, а также в промышленных условиях с большим количеством силовых приводов, создающих существенные электромагнитные помехи.